第05讲 化学反应速率与化学平衡图像(培优讲义)(全国通用)2027年高考化学一轮复习高效培优系列
2026-08-17
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2份
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精品
摘要:
该高中化学高考复习讲义聚焦化学反应速率与化学平衡图像专题,涵盖“渐变”“断点”类v-t图像、热点图像、特殊图像及化工生产图像等核心考点,按“知识梳理-方法归纳-考向突破”逻辑构建体系,通过考情分析、知识导图、核心梳理、解题技巧指导及分层集训,帮助学生系统建立图像分析模型,突破高考难点。
讲义突出科学思维与科学探究,如“化学平衡图像分析思维建模”通过“看图像、想规律、判数据”三步骤培养证据推理能力,设计“变式探究”结合传感实验分析压强对平衡影响,配套真题实战与分层练习,助力教师精准把控复习节奏,提升学生图像信息提取与综合应用能力,高效备战高考。
内容正文:
第05讲 化学反应速率与化学平衡图像
内容导航
夯实基础·突破重难·分层提能
考情・分析解读(课标要求 考情解读 备考策略)
知识・归纳梳理(知识导图 核心梳理 方法归纳)
知识点01 “渐变”类v-t图像
知识点02 “断点”类v-t图像
知识点03 两类热点图像
知识点04 三类特殊图像
知识点05 化工生产中的四类图像
重难・核心突破(核心提炼 解题技巧 命题探究)
考向01 化学反应速率图象综合分析
解题技巧 化学反应速率图象解题方法
考向02 化学平衡图象综合分析
解题技巧 化学平衡图象分析思维建模
考向03 与投料比有关的图像
解题技巧 投料比与转化率之间的关系
考向04 与生成物有关的选择性图像
解题技巧 有关多重平衡及选择性的图像
拔高・分层集训(基础演练 能力进阶 真题实战)
考情·分析解读
课标要求
1.能从图像认识化学反应速率和化学平衡是变化的,知道化学反应速率、化学平衡与外界条件有关,并遵循一定规律;能多角度。动态地分析化学反应速率和化学平衡,运用化学反应原理解决实际问题。
2.建立图像与观点、结论和证据之间的逻辑关系,知道可以通过图像分析、推理等方法认识化学反应速率和化学平衡的本质特征及其相互关系,建立模型。能运用模型解释化学反应速率和化学平衡的有关图像曲线变化,揭示化学反应速率和化学平衡的本质和规律。
3.能通过图像发现和提出有关化学反应速率和化学平衡的有探究价值的问题;通过控制变量来探究影响化学反应速率和化学平衡的外界条件。
考题统计
核心考点
2026年
2025年
2024年
考点01化学反应速率图像
河南卷T13,3分
北京卷T12,3分
广东卷T15,3分
广西卷T13,3分
安徽卷T11,3分
辽宁卷T10,3分
安徽卷T12,3分
广西卷T13,3分
考点02化学平衡图像
山东卷T10,3分
湖南卷T13,3分
黑吉辽蒙T14,3分
山东卷T10,3分
江苏卷T13,3分
河南卷T17(5),4分
海南卷T7,2分
湖南卷T14,3分
山东卷T15,,4分
考情解读
化学反应速率与化学平衡图像是高考化学反应原理模块的高频考点和重要区分题型,命题以速率-时间图、浓度-时间图、转化率(或百分含量)-温度(或压强)图、速率常数-温度图等多种图像为载体,考查外界条件对速率和平衡的影响、平衡移动方向的判断、平衡常数相关计算及最佳生产条件的选择等。试题突出信息获取与逻辑推理能力的考查,常将速率与平衡图像融合在同一情境中。近年新高考出现反应历程图、速率常数与平衡常数关联图像等新形式,对图像识别与综合分析能力提出更高要求。
备考策略
备考应构建系统的图像分析模型,熟练掌握各类图像的坐标意义、关键点、变化趋势及其对应的化学原理。一要归纳常见图像类型及其分析方法,如速率-时间图重点分析突变原因与平衡移动方向,百分含量-温度图重点运用“先拐先平”原则判断热效应。
二要强化“定一议二”法在多变量图像分析中的应用训练,总结各类图像的解题策略与思维模型。
三要重视反应速率与化学平衡图像的综合分析,能从图像中准确提取起始量、变化量、平衡量等关键数据用于计算。
四要关注反应历程图、速率常数图像等新考向,提升陌生图像的快速识别与信息转化能力。
基础・知识梳理
知识导图
核心梳理
知识点1 “渐变”类v-t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
知识点2 “断点”类v-t图像
1.速率-时间图像“断点”分析
当可逆反应达到平衡后,若某一时刻外界条件发生改变,可能使速率—时间图像的曲线出现不连续的情况,即出现“断点”。根据“断点”前后的速率大小,即可对外界条件的变化情况作出判断。如图,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.常见含“断点”的速率变化图像分析
图像
t1时刻所改变的条件
温度
升高
降低
升高
降低
正反应为放热的反应
正反应为吸热的反应
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
知识点3 两类热点图像
1.反应进程折线图
此类图像一般纵坐标表示物质的量、浓度、百分含量、转化率,横坐标表示反应时间。解题的关键是找转折点。
(1)转折点之前,用外因对速率的影响分析问题,用“先拐先平,数值大”的规律判断不同曲线表示温度或压强的大小。
(2)转折点之后是平衡状态或平衡移动,解题时要抓住量的变化,找出平衡移动的方向,利用化学平衡移动原理推理分析。
(3)图示:(C%指产物的质量分数,B%指某反应物的质量分数)
2.恒压(或恒温)线
此类图像的纵坐标为某物质的平衡浓度或转化率,横坐标为温度或压强,解答此类问题,要关注曲线的变化趋势,有多个变量时,注意控制变量,即“定一议二”。
反应:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) ΔH
图像
结论
a+b>c+d,ΔH>0
a+b>c+d,ΔH>0
知识点4 三类特殊图像
1.对于化学反应mA(g)+nB(g)p(C)+qD(g),M点前,表示从反应物开始,v正>v逆;M点为刚达到平衡点(如下图);M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A的百分含量增加或C的百分含量减少,平衡左移,故正反应ΔH<0。
2.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(如图)。L线的左上方(E点),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v正>v逆;则L线的右下方(F点),v正<v逆。
3.曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点A是平衡状态,压强增大,正反应速率增大得快,平衡正向移动。
知识点5 化工生产中的四类图像
1.判断曲线上的每个点是否达到平衡状态
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,因为在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.关注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.确定不同的投料比对产率的影响
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。
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[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。
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C/S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C/S值为0.5时,反应产物为CaO、SO2、CO2;当C/S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C/S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)。
重难・核心突破
考向01 化学反应速率图象综合分析
【例1】(2026·内蒙古包头·一模)利用传感技术探究压强对化学平衡的影响,用注射器吸入适量和的混合气体后密封并保持活塞位置不变(图甲)。恒定温度下,分别在 时快速移动注射器活塞后保持活塞位置不变,测得注射器内气体总压强随时间变化如图乙。下列说法正确的是
A.时推动活塞,使容器体积变小
B.图中两点对应的反应速率:
C.图中F到H点,由于平衡正向移动针筒内气体颜色会逐渐变浅
D.该反应的,反应能自发进行的原因是
【答案】C
【分析】由图可知,时快速拉动注射器活塞,针筒内气体体积增大,压强迅速减小,平衡逆向移动,时推动注射器活塞,针筒内气体体积减小,压强迅速增大,平衡正向移动;
【解析】由分析,时快速拉动注射器活塞,针筒内气体体积增大,压强迅速减小,A错误;D点气体体积大于A点,物质浓度D点小于A点,则反应速率:,B错误;由分析,F到H点,由于平衡正向移动针筒内气体颜色会逐渐变浅,C正确;的反应能自发进行,该反应的,反应能自发进行的原因是,D错误;故选C。
解题技巧 化学反应速率图象解题方法
1.看起点:分清反应物和生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物,生成物多数以原点为起点。
2.看变化趋势:分清正反应和逆反应,分清放热反应和吸热反应。升高温度时,△V吸热>△V放热。
3.看终点:分清消耗浓度和增生浓度。反应物的消耗浓度与生成物的增生浓度之比等于反应方程式中各物质的计量数之比。
4.对于时间—速度图象,看清曲线是连续的,还是跳跃的。分清“渐变”和“突变”、“大变”和“小变”。比如增大反应物浓度V正突变,V逆渐变;升高温度,V吸热大增,V放热小增;使用催化剂,V正和V逆同等程度突变。
【变式探究】(2026·广东韶关·一模)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.T1>T2
B.a点的反应速率小于c点的反应速率
C.a点的正反应速率小于b点的逆反应速率
D.b点时二聚体的浓度为0.45mol·L-1
【答案】D
【解析】单位时间T2温度下,环戊二烯浓度变化大,因此速率快,则反应温度高,因此T1小于T2,A错误;a点浓度大,温度低,c点浓度小,温度高,因此a的反应速率与c点的反应速率不能比较,B错误;a点环戊二烯浓度大于b点环戊二烯浓度,因此a点的正反应速率大于b点的正反应速率,而b点的正反应速率大于b点的逆反应速率,因此a点的正反应速率大于b点的逆反应速率,C错误;b点时环戊二烯的浓度变化为:1.5mol/L-0.6mol/L=0.9mol/L,环戊二烯的二聚体的浓度为环戊二烯浓度变化的50%,则b点时二聚体的浓度为0.9mol/L×0.5=0.45mol•L-1,D正确;答案为D。
【变式探究】(2026·广西玉林·三模)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.0-6s内,X的平均反应速率
B.反应①的活化能大于反应②
C.10 s时,正反应速率
D.若加催化剂,变大,不变,则的最大值增大,且、不变
【答案】D
【解析】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)==1 mol·L-1·s-1≠0.5 mol·L-1·s-1,A错误;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;由图像知,0~6 s内,M生成速率快于N,即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;若催化剂使k1增大、k2不变,反应①正反应速率加快,相同时间内生成M的量增多,c(M)最大值增大;因为温度不变,所以平衡常数不变,即、不变,D正确。
考向02 化学平衡图象综合分析
【例2】(2026·广西百色·二模)甘油()在一定条件下催化重整制。发生如下反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
条件,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。下列说法不正确的是
A.曲线①代表的物质的量随温度变化
B.550℃时,体系中
C.其他条件不变,在400~500℃范围,平衡时的物质的量随温度升高而增大
D.550℃时,其他条件不变,增大压强的物质的量减小
【答案】B
【分析】已知反应:
反应Ⅰ: (吸热,升温正向移动,增多);
反应Ⅱ: (放热,升温逆向移动,减少、增多);
反应Ⅲ: (放热,升温逆向移动,减少、增多));
初始加入:、,根据碳原子守恒,体系中所有含碳物质的物质的量之和恒为。
曲线①:时,远大于3,所以它不可能是含碳物质(),只能是。
曲线②:时,且随温度升高而下降。升温时,反应Ⅲ逆向会让减少,和这个趋势一致,因此曲线②代表。
曲线③:时,随温度升高而上升。升温时,反应Ⅰ正向生成更多,反应Ⅱ逆向也会生成更多,因此曲线③代表。
【解析】由分析可知,曲线①代表的物质的量随温度变化,A正确;初始加入的氧原子总量为甘油中的氧原子与水中的氧原子之和,即;平衡时,氧原子分布在中,根据各曲线数据,此时、,设,则根据氧原子守恒可得等式:,得;此时,因此,B错误;在范围内,温度升高时,反应Ⅰ(吸热)正向移动,生成更多,推动反应Ⅱ正向移动生成;同时反应Ⅲ(放热)逆向移动,也会生成更多;虽然反应Ⅱ本身是放热反应,升温会逆向移动消耗,但此时反应Ⅰ和反应Ⅲ对生成的促进作用占主导,因此平衡时的物质的量随温度升高而增大,C正确;时增大压强,对三个反应的影响分别为:反应Ⅰ中气体分子数从变为,加压会使平衡逆向移动,消耗;反应Ⅱ中气体分子数不变,加压对平衡无影响;反应Ⅲ中气体分子数从变为,加压会使平衡正向移动,消耗;三个反应的综合效果均不利于的生成,因此增大压强后,平衡时的物质的量会减小,D正确;故选B。
解题技巧 化学平衡图象分析思维建模
一看图象
①一看面:即横坐标、纵坐标的量;②二看线:即线的斜率,平与陡的含义,函数的增减性(先拐先平:如在转化率——时间图上,先出现拐点的曲线先达到平衡,此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高);③看点:即起点、转折点、拐点、交叉点;④四看要不要画辅助线:等温线、等压线等(定一议二:当图象中有三个量时,先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系);⑤看量:定量图象中有关量的多少
二想规律
联想外界条件改变对化学反应速率和化学平衡的影响,紧扣可逆反应的特征,搞清正反应方向吸热还是放热,体积是增大、减少,还是不变,有无固体参加或生成等
三判断
认准某些关键数据在解题中的特定作用,全面准确地从图中找出直接或隐含的相关信息
【变式探究】(2026·四川遂宁·一模)利用色度传感器探究压强对化学平衡的影响:(红棕色) (无色)∆H<0。将一定量的NO2充入注射器中后封口,下图是在拉伸和压缩注射器活塞的过程中气体透射率T%随时间t的变化(气体颜色越深,透射率越小)。下列说法正确的是
A.为拉伸注射器活塞的过程
B.C点的反应速率大于E点
C.体系颜色深浅:D>F>H
D.为平衡移动的过程,平衡逆向移动
【答案】B
【解析】 过程中,气体透射率迅速降低,说明气体颜色变深 (浓度增大)。这是压缩注射器活塞的过程 (体积减小,浓度瞬间增大),而非拉伸,A错误;C点对应的透射率小于E点,说明体系中浓度比E点高,浓度越高反应速率越快,因此C点的反应速率大于E点,B正确;透射率越小,气体颜色越深。由图可知,D、F、H三点的透射率大小关系为 ,所以体系颜色深浅为 ,C错误; 过程中,透射率升高 (颜色变浅),说明平衡正向移动 (转化为),D错误;故选B。
【变式探究】(2026·江苏南通·二模)CH4和CO2重整制氢体系中主要发生下列反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
在密闭容器中,、n始(CH4)=n始(CO2)=1mol时,若仅考虑上述反应,平衡时各气态物质的物质的量随温度的变化如图所示。
下列说法不正确的是
A.曲线a表示平衡时CO的物质的量随温度的变化 B.625℃,反应Ⅱ的平衡常数
C.500~600℃,随着温度升高,容器中积碳减少 D.1000℃下,增大压强,平衡体系中不变
【答案】B
【分析】依据发生的反应,体系中含有的物质有CH4、CO2、CO、H2、H2O(g)、C。n始(CH4)=n始(CO2)=1mol,则n(C)=2mol,n(H)=4mol。625℃时,n(H2O)=0.5mol,n(CH4)=0.15mol,则n(H2)=(4mol-0.5mol×2-0.15mol×4)=1.2mol,而曲线a中,某气体的物质的量为0.5mol,所以曲线a表示CO的物质的量随温度的变化,另一条曲线表示H2的物质的量随温度的变化。n(CO)=n(CO2)=0.5mol,n(CH4)=0.15mol,则n(C)=2mol-0.5mol-0.5mol-0.15mol=0.85mol。
【解析】由分析可知,曲线a表示平衡时CO的物质的量随温度的变化,A正确;625℃,设容器的容积为VL,则反应Ⅱ的平衡常数K===,B不正确;500~600℃,随着温度升高,反应Ⅲ的平衡不断逆向移动,所以容器中积碳减少,C正确;由图像可知,1000℃下,n(H2)=n(CO)=2mol,表明体系中只发生反应Ⅰ,且发生完全转化,增大压强,体系中不变,D正确;故选B。
考向03 与投料比有关的图像
【例3】(2026·广东佛山·模拟预测)在恒压密闭容器中发生反应CH3OH(g)+NH3(g)⇌CH3NH2(g)+H2O(g) ΔH,反应温度与投料比()对甲醇平衡转化率的影响如图所示。下列说法错误的是
A.ΔH< 0
B.平衡常数:Ka< Kb
C.若压缩体积改变压强,甲醇平衡转化率不变
D.投料比1、2、3分别对应
【答案】B
【解析】由图像可知,温度升高时甲醇的平衡转化率降低,说明升高温度平衡逆向移动,逆反应吸热,正反应放热,因此,A正确;平衡常数只与温度有关,该反应,温度越高平衡常数越小。由横坐标可知,点温度低于点温度,因此平衡常数,B错误;该反应反应前后气体总分子数相等,改变压强平衡不移动,因此压缩体积增大压强,甲醇平衡转化率不变,C正确;增大,即增加的投料,会提高的平衡转化率。相同温度下,转化率:投料比1>投料比2>投料比3,因此投料比1、2、3分别对应,D正确;故选B。
解题技巧 投料比与转化率之间的关系
以N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g)为例,当N2与H2的投料比为1∶3(化学计量数比)时,N2与H2的平衡转化率相等,且平衡时NH3的体积分数最大;增大N2与H2的投料比,则α(H2)增大,α(N2)减小;减小N2与H2的投料比,则α(H2)减小,α(N2)增大。
【变式探究】(2026·江苏连云港·三模)二氧化碳加氢制甲烷过程中发生如下反应:
反应I:
反应Ⅱ:
在条件下,按投料比进行反应,平衡时、和CO占所有含碳物质的物质的量分数随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.曲线①代表的物质的量分数
B.温度低于时,曲线②对应的纵坐标轴数值可能大于25%
C.时,其他条件一定,增大压强,反应Ⅱ平衡不移动
D.若将起始投料比改为,相同条件下达到平衡时CO的物质的量分数将减小
【答案】D
【分析】,反应I为放热反应,升温平衡逆向,CH4量分数下降;,反应Ⅱ为吸热,升温平衡正向,CO量分数上升;曲线判断:①随升温缓慢下降:CO2;②随升温下降:CH4;③随升温持续上升:CO;
【解析】曲线①是CO2,②是CH4,③是CO,A错误;投料比,温度低于时,几乎不发生反应Ⅱ,假设只发生反应I,反应I中CO2与H2的化学计量数之比为1:4,H2不足,CH4上限受H2限制,且反应I为可逆反应,不可能完全反应,所以CH4理论最大物质的量分数小于25%,纵坐标不可能>25%,B错误;反应体系中存在反应I,增大压强,反应I平衡向右移动,会消耗CO2和H2,生成CH4和H2O,对反应Ⅱ而言,反应物减少、生成物增加,反应Ⅱ的平衡向左移动(逆移),C错误;若将起始投料比改为,反应I正向消耗大量CO2,使反应Ⅱ的CO2原料减少;H2同时促进反应Ⅱ正向,但Ⅰ消耗CO2占主导,平衡时CO物质的量分数减小,D正确;故选D。
【变式探究】(2026·浙江金华·二模)二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应如下(忽略其他副反应):
反应①: kJ/mol
反应②: kJ/mol
恒压下,按投料比充入密闭容器中,达到平衡时,测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示(为压强平衡常数:用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。下列说法不正确的是
A.容器内混合气体的密度不再改变时已达平衡状态
B.图中X、Y分别代表CO、
C.250℃时,反应②的平衡常数
D.若恒温恒容时,以投料,,平衡时,则反应①的
【答案】B
【解析】恒压条件下,反应前后气体的总质量不变,但气体的物质的量会发生变化,所以容器体积会改变,当混合气体的密度不再改变时,说明容器体积不再变化,即气体的物质的量不再变化,反应达到平衡状态,A正确;反应①是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,和的物质的量分数减小;反应②是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,和的物质的量分数增大;从图像可知,随着温度升高,的物质的量分数增大,的物质的量分数减小,所以代表,代表,B错误;反应②的平衡常数,由图像可知,时,,,所以,C正确;设起始时,,设反应①中转化了x mol,反应②中转化了y mol ,平衡时,,由,得3x = 2x + 2y,即;,,;因为,恒温恒容下P与n成正比,,则,即,解得x = 2mol ;平衡时,,,,总物质的量为10mol ;,,, ;反应①的,D正确;故选B。
考向04 与生成物有关的选择性图像
【例4】压强一定的条件下,将1 mol (COOCH3)2和4 mol H2按一定流速通过装有催化剂的反应管,利用(COOCH3)2催化加氢制乙二醇。主要发生如下反应:
ⅰ.(COOCH3)2(g)+2H2(g)CH3OOCCH2OH(g)+CH3OH(g) ΔH1>0
ⅱ.(COOCH3)2(g)+4H2(g)HOCH2CH2OH(g)+2CH3OH(g) ΔH2>0
测得(COOCH3)2的转化率及CH3OOCCH2OH、HOCH2CH2OH的选择性与温度的关系如图所示。已知:选择性定义为
×100%。下列说法正确的是( )
A.曲线M表示(COOCH3)2的转化率随温度变化曲线
B.192~198 ℃范围内,CH3OOCCH2OH的选择性随温度升高而增大
C.保持其他条件不变,加快气体的流速可以提高(COOCH3)2的转化率
D.195 ℃时,生成CH3OH的物质的量为1.455 mol
【答案】D
【解析】根据题意,随着温度升高,反应ⅰ、ⅱ均正向移动,(COOCH3)2的转化率增大,故曲线M不代表(COOCH3)2的转化率随温度变化曲线,A错误;曲线R是HOCH2CH2OH的选择性,195 ℃时曲线M与曲线R相交,则曲线M是CH3OOCCH2OH的选择性,根据图像,192~198 ℃范围内,CH3OOCCH2OH的选择性随温度升高而减小,B错误;加快气体的流速时,气体来不及在催化剂表面反应,(COOCH3)2的转化率会降低,C错误;195 ℃时(COOCH3)2的转化率为97%,即转化的n(COOCH3)2=0.97 mol,由图像知,195 ℃时CH3OOCCH2OH和HOCH2CH2OH的选择性相等,则n(CH3OOCCH2OH)=n(HOCH2CH2OH)=0.485 mol,此时n(CH3OH)=n(CH3OOCCH2OH)+2n(HOCH2CH2OH)=1.455 mol,D正确。
解题技巧 有关多重平衡及选择性的图像
同一体系中存在两个或多个竞争反应时的图像,纵坐标多变,除了常见的转化率、产率以外,还可能出现选择性(一种反应物同时发生多个反应产生多种产物时,其中一种产物的量所占总产物的量的比例)。对于这类图像,除了分离成为单个图进行分析之外,还需要根据不同反应的特征(ΔH等)判断可能存在的副反应。
如下图所示是某密闭容器中同一体系中存在两个反应时的平衡转化率、产物选择性与温度的关系。
①CO2(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1<0;②CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g) ΔH2>0
(1)分析CH3OH的选择性(▲):由于反应①为放热反应,反应②为吸热反应,温度升高,反应①的平衡逆向移动,反应②的平衡正向移动,故CH3OH的平衡选择性降低。
(2)分析CO2的平衡转化率():温度升高,由图像可知CO2的平衡转化率不断升高,而反应①的平衡逆向移动,反应②的平衡正向移动,说明升高温度时反应②对CO2平衡转化率的影响更大。
【变式探究】(2026·江苏连云港·模拟预测)循环在捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用与反应生成的路线,主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
恒压条件下,按和投料反应,低于时反应Ⅲ可忽略。反应物(、)的平衡转化率和生成物(、)的选择性随温度变化如图所示。已知:。
下列说法正确的是
A.曲线丙表示的选择性
B.时达平衡后压缩容器体积,重新平衡后和的物质的量之比减小
C.,随温度升高,的平衡转化率下降的原因是反应Ⅲ中的消耗量大于反应Ⅱ中的生成量
D.时反应Ⅲ的平衡常数为
【答案】D
【分析】横坐标为温度(℃),纵坐标为转化率/选择性(%),共4条曲线,结合题干信息各曲线对应关系如下:反应I是吸热反应,温度越高促进分解,转化率随温度升高从低温的约25%升高到高温接近100%,故甲(方块曲线)对应的平衡转化率;360℃以下不考虑反应III,低温下所有转化的中C都转化为,因此选择性低温接近100%,温度升高,反应II(生成)放热,平衡逆向移动,加上反应III消耗生成,选择性逐渐降低到接近0,故丙(空心圆曲线)对应的选择性;总选择性之和为100%,低温下几乎全部转化为,选择性接近0;温度升高,选择性降低,占比逐渐升高,高温下反应III生成更多,选择性略有下降,正好符合乙先升后缓降的变化,故乙(空心三角曲线)对应的选择性,据此分析解题。
【解析】依据分析知曲线丙表示的选择性,A错误;平衡后压缩容器体积,压强增大,反应Ⅱ:,正向是气体分子数减少的反应,压强增大平衡正向移动,增大,剩余减小,因此增大,B错误;因为反应Ⅱ是放热的,反应Ⅲ是吸热的,在500∼600°C,随温度升高,的平衡转化率下降的原因是反应Ⅱ平衡逆向移动生成的量大于反应Ⅲ平衡正向移动消耗的量,C错误;时:转化率为(曲线甲已达到),总原子(来自分解)为;选择性:选择性(丙)为,选择性(乙)为,选择性为,因此:,,,可列出三段式: ,故平衡时,,,,,反应Ⅲ是气体分子数不变的反应,平衡常数,D正确;故选D。
【变式探究】(2026·河南许昌·三模)以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
Ⅰ. ;
Ⅱ. 。
一定压强下,按照投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡选择性[CH3OH的平衡选择性]随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.L1表示CH3OH的平衡选择性随温度的变化曲线
B.CO2的反应速率:
C.加压后不影响CO2的平衡转化率
D.T1温度下,反应Ⅰ的平衡常数为
【答案】D
【分析】反应I(,吸热):,气体分子数不变;反应II(,放热):,气体分子数减少;的平衡选择性。
【解析】升高温度,反应I正向(增多)、反应II逆向(减少),因此的平衡选择性随温度升高而降低,故下降曲线为的平衡选择性,为平衡转化率,A错误;温度越高反应速率越快,温度低于,所以的反应速率:,B错误;加压使反应II(气体分子数减少)正向移动,会促进转化,因此平衡转化率会增大,C错误;设起始,,时转化率为,即转化的;选择性为,则,列式:、,所以温度下,平衡时、、、,所以反应I的平衡常数,D正确;故选D。
拔高・分层集训
基础演练
1.(2026·福建泉州·模拟预测)丙烯在一定条件下与溴化氢发生加成反应,反应体系中同时存在如下反应:
Ⅰ:
Ⅱ:
恒压时,在不同温度下相同时间内测得产物选择性如图所示(反应均未达平衡,速率以分压计算)。下列说法正确的是
A.由图可知,
B.升高温度,反应Ⅰ的速率增大,反应Ⅱ的速率减小
C.120~240℃范围内,生成速率:2-溴丙烷>1-溴丙烷
D.若反应达到平衡后通入,丙烯的平衡转化率增大
【答案】C
【解析】图示为未达平衡时相同时间内的产物选择性,只能反映反应速率随温度的变化,无法判断反应焓变,A错误;升高温度会增大所有化学反应的反应速率,反应Ⅰ、Ⅱ的速率均增大,B错误;120~240℃范围内,2-溴丙烷的产物选择性远高于1-溴丙烷,相同时间内生成2-溴丙烷的量更多,故生成速率:2-溴丙烷>1-溴丙烷,C正确;恒压条件下通入Ar,容器体积增大、体系分压减小,两个反应均为气体分子数减小的反应,平衡均逆向移动,丙烯的平衡转化率减小,D错误。
2.(2026·安徽宣城·一模)在两个体积均为的恒容密闭容器(起始,恒温)、(起始,绝热)中分别加入0.1mol,发生反应:。实验测得容器中的转化率随时间的变化关系如下图所示。已知该反应,。下列说法正确的是
A.曲线对应容器 B.该反应正向吸热
C.点: D.时,
【答案】D
【分析】容器X:恒温;容器Y:起始、绝热。曲线反应速率更快、先达平衡,平衡时转化率更低;曲线速率慢、平衡转化率更高。绝热容器Y中,若正向放热,反应进行时体系温度升高,升温会加快反应速率、同时平衡逆向移动,转化率下降,所以是绝热Y,是恒温X;正向为放热反应。
【解析】由分析可知,曲线a对应绝热容器Y,曲线b对应恒温容器X,A错误;由分析可知,该反应正向放热,B错误;平衡时,即,可得(参考D项);M点转化率20%,起始浓度均为,转化浓度,此时,;,即,并非,C错误;恒温容器X平衡时转化率25%,列三段式:,平衡常数,D正确;故选D。
3.(2026·福建福州·一模)在恒容密闭容器中,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)如图所示。已知:温度时,完全分解;体系中气相产物在、温度时的分压分别为、。下列说法错误的是
A.a线所示物种为固相产物
B.温度时,向容器中通入,气相产物分压仍为
C.等于温度时热解反应的平衡常数
D.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不变
【答案】C
【解析】根据热分解的产物均含氟,的热解反应为:,随着温度升高不断下降的曲线c为反应物,由于生成物和的物质的量之比存在2:1的关系,因此曲线a为,曲线b为,A正确;由于为恒容密闭容器,通入不参与反应的气体N2不会造成平衡移动,因此气相产物的分压不变,B正确;温度时,已完全分解,继续升高温度至,体系中也不会增加,因此气体的物质的量将不再变化,但是平衡常数只与温度有关,对于该分解反应,温度越高,应继续增大,说明在时由于反应物已全部分解,此时的体系状态为不平衡状态,不等于时的平衡常数,C错误;温度时,向容器中加入b线所示物种,即,会使瞬间增大,导致逆反应速率增大,随后反应向逆反应方向移动,最终平衡时恢复至,逆反应的速率也降低至起始状态,D正确;故选C。
4.(2026·广西·一模)硅烷法制备多晶硅的核心反应 。已知 ,,、分别为正、逆反应速率常数且只与温度有关,x为各组分的物质的量分数。在一恒容密闭容器中加入一定量的,不同温度下反应,测得反应体系中的物质的量分数随时间变化的关系如图所示,下列说法错误的是
A.当时可判断该反应已达平衡
B.平衡后温度由变为,增大的倍数小于增大的倍数
C.平衡后恒温下再加入,再达平衡时不变
D.温度下,平衡时
【答案】B
【解析】正逆反应速率相同时反应达到平衡,故A正确;、,反应平衡常数:,反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,K值增大,则仅升高温度,k正增大的倍数大于k逆增大的倍数,故B错误;恒容条件下再充入1molSiHCl3,相当于增大压强,而2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)反应前后气体体积不变,所以平衡不移动,x(SiHCl3)不变,故C正确;假设初始SiHCl3物质的量为1mol,则平衡时SiHCl3物质的量为0.8mol,转化的SiHCl3物质的量为0.2mol,则转化的SiH2Cl2、SiCl4物质的量各为0.1mol,即平衡时SiH2Cl2、SiCl4物质的量各为0.1mol,根据平衡时,则,,故D正确;故选B。
5.(2026·河北·一模)某密闭容器中含有X和Y,同时发生以下两个反应: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曲线如图所示。下列说法正确的是
A.时,正反应速率
B.内,X的平均反应速率
C.若升高温度,时容器中的比值减小
D.反应①的活化能大于反应②
【答案】A
【解析】由图可知,初始生成M的速率大于N,则,时两个反应均达到平衡状态,由于、,则正反应速率,A正确;①②反应中XQ的系数均为1,则内,X的平均反应速率,B错误;后M浓度减小,可能为Q浓度增大导致①逆向移动所致,不确定2个反应的吸热放热情况,不能确定升高温度,时容器中的比值变化情况,C错误;由图可知,初始生成M的速率大于N,则反应①的话化能小于反应②,D错误;故选A。
6.(2026·江苏南通·模拟预测)飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。如何有效消除NO成为环保领域的重要课题。某研究小组用新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得一段时间内NO的转化率、CO剩余的百分率随温度变化情况如图所示。已知NO可发生下列反应:
反应I:
反应Ⅱ:
下列叙述不正确的是
A.,
B.温度大于775K时,催化剂活性降低
C.时,控制温度875K已可较好的去除NO
D.775K,时,不考虑其他反应,该时刻
【答案】B
【分析】根据题意分析,图像表示的是一段时间内NO的转化率、CO剩余的百分率随温度变化情况,三角形代表的是CO剩余的百分率,
【解析】根据反应Ⅱ的图像可以看出在775K时达到平衡状态,后随温度的升高NO的转化率下降,因此,而反应I熵减的,既然能够自发,可推测是放热的,因此,A正确;在温度大于775K时,反应速率并没有减慢,说明催化剂活性没有降低,B错误;根据图像可以看出时,温度875K时NO的转化率已经很高,已经能够较好的去除NO,C正确;根据表中数据775K时,CO转化率为30%, 利用三段式处理数据如下:
n(CO2)=0.3mol, n(N2)=0.15+0.05=0.2mol,因此,D正确;故选B。
7.(2026·吉林白山·一模)图像是学习化学的重要工具,下列有关图像的分析正确的是
A.图①可以表示反应
B.图②表示 ,a、b、c中只有b点达到化学平衡状态
C.图③可以表示反应 的反应速率随压强变化的关系
D.图④可以表示反应 ,平衡后升高温度,反应速率随时间变化的图像
【答案】D
【解析】该反应的正反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应,在压强不变时,升高温度化学平衡逆向移动,A的平衡转化率减小;增大压强化学平衡正向移动,A的平衡转化率增大,图像与反应不符合,A错误;曲线表示平衡常数与温度的关系,曲线上各点都是平衡点,B错误;该反应是一个反应前后气体体积增大的吸热反应,增大压强,正、逆反应速率都增大,化学平衡逆向移动,则增大压强逆反应速率大于正反应速率,图像与反应事实不符合,C错误;该反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应,平衡后升高温度,正、逆反应速率都增大,化学平衡逆向移动,则逆反应速率大于正反应速率,图像与反应事实符合,D正确;故选D。
8.(2026·天津河西·一模)在某一恒温、恒容的密闭容器中发生反应:3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ΔH<0。t1时刻反应达到平衡,在t2时刻改变某一条件,其反应过程如图所示。下列说法正确的是
A.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数:KⅠ<KⅡ
B.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,NH3的体积分数:Ⅰ<Ⅱ
C.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡的标志:气体的平均密度不再发生变化
D.t2时刻改变的条件可以是向密闭容器中加H2和N2的混合气
【答案】B
【解析】由图可知,在t2时刻改变条件后,正反应速率逐渐增大,而不是突然增大,说明不是升高温度引起的变化。平衡常数是温度的函数,温度不变平衡常数不变,故A错误;t2时刻改变条件后达到平衡时,正反应速率比第一次平衡时大,但改变条件的瞬间,正反应速率不变,所以改变的条件可能是向密闭容器中加入NH3,氨气体积分数增大,故B正确;密度不是变量,不能用于平衡的判断,故C错误;t2时刻,曲线的点是连续的点,所以不可能是向密闭容器中加H2和N2混合气,否则,正反应速率会发生瞬间增大,与题给图象矛盾,故D错误;故选B。
9.(2026·广东·模拟预测)下,分别向恒为的恒温密闭容器甲、恒为的绝热密闭容器乙中加入和,发生反应,两容器中的转化率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是
A.若后加入催化剂,则曲线Ⅰ中的平衡转化率会增大
B.曲线Ⅰ、Ⅱ对应反应的平衡常数:K(Ⅰ))>K(Ⅱ)
C.点的大于点的
D.内,曲线Ⅱ中的平均反应速率
【答案】C
【解析】后反应已经达到平衡状态,催化剂不能改变平衡转化率,A项错误;曲线Ⅰ先出现拐点,说明温度更高,反应放热,则曲线Ⅰ是绝热装置乙的曲线,由于反应放热,温度升高平衡逆向移动,K(Ⅰ)小于K(Ⅱ),B项错误;两点转化率相同,则两者浓度相同,两点都向正反应方向进行,则都大于,a点温度更高,则点的大于点的大于点的,C项正确;内,曲线Ⅱ的转化率为,转化的浓度均为,,D项错误;故选C。
10.(2026·安徽·一模)已知反应: △H<0。在1L恒容密闭容器中充入体积比为1:3的CO2和H2,二者在催化剂、加热条件下反应合成乙烯。不同温度对CO2的平衡转化率及催化剂的催化效率的影响如图所示。下列有关说法错误的是
A.曲线a表示的是CO2的平衡转化率与温度的关系
B.M点的反应速率可能比N点的反应速率大
C.增大CO2和H2的体积比例,曲线a将下移
D.M点时,若平衡体系的压强为130kPa,则乙烯的分压为20kPa
【答案】D
【解析】正反应放热,升高温度,平衡逆向移动,CO2的平衡转化率减小,则曲线a表示的是CO2的平衡转化率与温度的关系,A正确;曲线b表示催化剂的催化效率与温度的关系,M点温度较低,但催化剂的催化效率较高,N点温度较高,但催化剂的催化效率较低,则M点的反应速率可能比N点的反应速率大,B正确;增大CO2和H2的体积比例,即增大CO2的初始浓度,平衡正向移动,但CO2的初始量增大程度大于CO2转化量增大程度,导致CO2的平衡转化率减小,则曲线a将下移,C正确;M点时,CO2的平衡转化率为50%,设CO2和H2的投料量分别为、,建立三段式:
若平衡体系的压强为130kPa,则乙烯的分压为,D错误;故选D。
能力进阶
11.(2026·湖南长沙·二模)恒容密闭容器中,t=0时加入1.0 mol/L C2H4Cl2(g),保持773K发生以下反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
、和的浓度随反应时间t变化的曲线如图。已知活化能:远小于,近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。下列说法错误的是
A.a为,b为,c为
B.t1时曲线c的坐标为(t1,0.15),的平均反应速率
C.平衡后向体系中通入氦气(不参与反应),平衡浓度不变
D.若t=0时,加入足量催化剂(仅对反应Ⅰ有加速作用),则的浓度峰值不变
【答案】D
【解析】已知,反应Ⅰ速率更快、先进行并达到平衡,产物浓度先升高,反应Ⅱ缓慢进行,持续消耗反应物,使反应Ⅰ平衡逆向移动,浓度下降,仅来自反应Ⅱ,浓度持续升高最终平稳,反应物初始浓度为,浓度持续降低,由此可得a为,b为,c为,说法正确,A不符合题意;时浓度为,浓度变化量,平均反应速率,说法正确,B不符合题意;恒容密闭容器中通入不反应的氦气,各气体反应物和生成物的浓度均不变,反应平衡不移动,平衡浓度不变,说法正确,C不符合题意;催化剂仅加速反应Ⅰ的进行,不改变反应平衡,但反应Ⅱ始终在缓慢消耗反应物,加入催化剂后,反应Ⅰ更快达到平衡,达到平衡时反应Ⅱ消耗的比不加催化剂时更少,体系中剩余更多的,的浓度峰值比原来更大,不是不变,说法错误,D符合题意;故选D。
12.(2026·山东烟台·二模)在恒容密闭容器中,用3 mol Ti和2 mol 为原料制备过程中的主要反应如下:
反应I:
反应II:
反应达平衡时,体系中部分物质的物质的量(n)随温度(T)变化如图所示。下列说法错误的是
A.
B.时,的平衡转化率为30.0%
C.范围内任意温度下达平衡过程中,
D.时向容器内通入,重新达平衡时反应I和II的正反应速率均增大
【答案】D
【解析】由图可知,T0时的物质的量为1.8mol,的物质的量为0.9mol,二者中n(Cl)=1.8mol×3+0.9mol×2=7.2mol,T1时的物质的量为2.0mol,的物质的量为0.5mol,二者中n(Cl)=2.0mol×3+0.5mol×2=7.0mol,结合Cl元素守恒可知,的物质的量增大,反应I的平衡常数KI=,说明升高温度,反应I的平衡常数减小,反应I是放热反应,随着温度升高,产物的物质的量增加,中间产物的物质的量减少。对于反应 II:,温度升高,增多,说明平衡向正反应方向移动,反应II是吸热反应,;对于反应I:,温度升高,减少,,A正确;在温度下,平衡时, ,反应 I 消耗 mol ,生成 mol ,反应II消耗 mol ,生成 mol ,平衡时:,,,,的消耗量为,转化率为,B正确;设反应I消耗 mol ,则生成 mol ,设反应II消耗 mol ,则消耗 mol ,平衡时的物质的量)mol,从图中可以看出,在范围内,平衡时始终大于0,即,,即,C正确;反应I的平衡常数KI=, 时向容器内通入,温度不变,平衡常数KI=不变,重新达到平衡时不变,反应II的平衡常数KII=不变,平衡时不变,则重新达平衡时反应I和II的正反应速率均不变,D错误;故选D。
13.(2026·北京顺义·一模)CO催化还原NO生成和可以同时实现两种有害气体的有效脱除,因而成为治理烟气的最理想方案之一、将组成一定的CO与NO混合气体通入恒容密闭容器中,主要反应过程为:
ⅰ.
ⅱ.
不同温度下,反应相同时间,反应体系中各气体的物质的量浓度随温度的变化如图。
已知:NO的脱除率
下列说法不正确的是
A.CO与NO反应生成与的热化学方程式为:
B.y曲线代表的物质是
C.450℃时,NO的脱除率约为60%
D.450℃比350℃更有利于CO、NO的有效脱除
【答案】C
【解析】根据盖斯定律,将反应ⅰ+反应ⅱ可得总反应: ,A正确;CO、NO是反应物,浓度随温度升高(反应速率加快,消耗增多)逐渐降低,和是生成物,浓度随温度升高逐渐增大,总反应中计量数为2,计量数为1,因此相同温度下浓度大于,故曲线x为、曲线y为,B正确;根据N原子守恒:初始NO浓度,根据B选项可知,曲线x为、曲线y为,则曲线e为,如图可知,450℃时,、、,代入得: ,
根据脱除率定义可知:,C错误;如图可知,450℃比350℃时CO浓度明显降低,NO浓度变化不明显,但CO和NO浓度均较低,因此450℃比350℃更有利于CO、NO的有效脱除,D正确;故选C。
14.(2026·安徽·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
【分析】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;
【解析】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。
15.(2026·山东枣庄·一模)利用乙醇进行水蒸气催化重整制氢可解决能源短缺问题,其反应如下:
①
②
③
在、100 kPa条件下,乙醇的进料速率为;水醇(水与乙醇)的进料速率比与气体平衡产量()的关系如图所示。下列说法错误的是
A.反应①的活化能
B.a线表示的平衡产量
C.该条件下,当水醇进料速率比为时,乙醇的平衡转化率为60%
D.温度高于,水醇进料速率比为时,升温将提高的平衡产量
【答案】D
【分析】水醇比增大时,反应②中H2O增多,促进CH4消耗,CH4平衡产量应随水醇比增大而降低,同时反应③中CO不断被消耗,CO2产量提高。故a线表示CO2平衡产量,最底部的曲线表示CH4平衡产量;
【解析】反应①焓变大于0,为吸热反应,活化能,A正确;根据分析,a线表示CO2平衡产量,B正确;乙醇进料150mol/h,水醇进料比为时,CO平衡产量为50mol/h,CO2为130mol/h,CH4为0mol/h,根据乙醇分子中的碳元素守恒思想,乙醇的转化率,C正确;温度高于,水醇进料速率比为时,反应③为放热反应,升高温度,若③逆向移动幅度大于反应①、②的正向移动幅度,则升温不利于H2的平衡产量,D错误;故选D。
16.(2026·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】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;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;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;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。
17.(2026·江苏南通·模拟预测)以H2为燃料气、CaSO4为载氧体的化学链燃烧技术应用广泛,主要反应如下:
反应I CaSO4(s)+4H2(g)=CaS(s)+4H2O(g) ∆H1
反应Ⅱ CaSO4(s)+H2(g)=CaO(s)+SO2(g)+H2O(g) ∆H2
在1L密闭容器中投入1mol CaSO4和1mol H2,反应相同的时间,测得体系内部分生成物物质的量随温度变化如图所示。
下列说法正确的是
A.∆H1>0
B.420℃时,H2物质的量为0.05mol
C.图中曲线X对应的物质为CaO
D.从800℃升温至1000℃,生成的CaO的物质的量小于消耗的CaS
【答案】B
【解析】低温时无生成,说明主要发生反应I,420℃后温度升高,产物(曲线X)的物质的量下降,说明升高温度,反应I平衡逆向移动,正反应放热,即,A错误;由反应I和Ⅱ可知,消耗的H2和生成的H2O的物质的量之比均为1:1,故整个过程中消耗H2的总物质的量等于生成H2O的总物质的量,初始的物质的量为1 mol,因此剩余的物质的量为,B正确;CaO是反应Ⅱ的产物,反应Ⅱ随温度升高,程度增大,因此CaO的物质的量应随温度升高持续增大,和曲线变化一致;曲线X先增后减,对应反应I的产物CaS,C错误;根据Ca元素守恒:,升温从到,被消耗,同时也会发生反应消耗,因此生成的物质的量 = 消耗的物质的量 + 消耗的物质的量,即生成的物质的量大于消耗的物质的量,D错误;故选B。
18.(2026·河北沧州·一模)向恒容密闭容器中充入1 mol Xe和一定量的,同时发生以下反应:
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
得到的生成物在平衡体系中物质的量与反应温度之间的关系如图所示。下列叙述正确的是
A.
B.反应ⅱ的化学平衡常数:
C.生成的正反应速率:
D.850 K时,从平衡混合物中分离出适量,反应ⅱ和ⅲ均向正反应方向移动
【答案】A
【解析】三个反应均为放热反应,。放热越多,越小。温度升高时,平衡向逆反应方向移动,高氟化物随温度升高物质的量下降更快,说明生成放热最多,次之,生成放热最少,因此,A正确;反应ⅱ,放热反应温度越高,平衡常数越小,而温度,因此 ,B错误;生成的正反应速率受温度和反应物浓度的共同影响。从Y点到Z点,温度升高,平衡逆向移动,反应物和浓度增大。温度升高和反应物浓度增大均导致正反应速率加快。因此,C错误;分离出后,反应ⅰ正向移动,消耗更多体系中的,使体系中浓度降低,对于反应ⅱ、ⅲ,反应物和的浓度均减小,导致浓度商,平衡均逆向移动,D错误;故选A。
18.(2026·河北衡水·三模)硫化氢不稳定,可以利用其高温分解制备硫黄和氢气,反应为。在总压强为100 kPa的恒压条件下,充入的混合气,在不同温度下反应相同时间,测得的体积分数及在不同温度下的平衡体积分数如图所示。下列说法错误的是
A.图中表示平衡状态的线为b
B.图中M点正反应速率小于逆反应速率
C.某温度下,平衡时的体积分数为20%,则此时Ar的分压是20 kPa
D.随温度的升高,a、b两条线逐渐靠近,可能是由于升高温度使反应速率增大,的体积分数更接近平衡状态
【答案】B
【解析】分解反应通常吸热,温度升高平衡正向移动,平衡体积分数减小。相同时间内,低温时反应未达平衡(体积分数较高),高温时反应速率快接近平衡,故a为非平衡线、b为平衡线,A正确;M点在a线(非平衡线)上,a线体积分数高于平衡线b,说明反应未达平衡且正向进行,此时,B错误;设起始时硫化氢、氩气的物质的量分别为3 mol、1mol反应转化的(g)的物质的量为 mol,列“三段式”:
反应后气体的总物质的量为 mol,平衡时的体积分数为20%,则,解得,此时Ar的分压是,C正确;随温度的升高,题图中a、b两条线逐渐靠近的可能原因是升高温度使反应速率增大,达到平衡所需的时间缩短,的体积分数更接近平衡状态,D正确;故选B。
19.(2026·江西景德镇·三模)容积均为的甲、乙两个刚性容器,其中甲为绝热容器,乙为恒温容器。相同温度下,分别充入发生反应。甲容器中的相关量随时间变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.内,甲容器中反应速率增大的原因是催化剂活性增强
B.时甲容器中反应达到化学平衡状态
C.欲使甲、乙两容器中的体积分数相等,可分离出部分乙容器中的
D.
【答案】C
【解析】0-3s内甲容器中反应速率增大,因反应放热(ΔH<0),甲为绝热容器,温度升高使反应速率加快,与催化剂无关(题中未提及催化剂),A错误;化学平衡状态时各物质浓度不再变化,反应速率保持不变(正逆速率相等),3s时v()达到最大值,之后速率减小,说明3s时反应未达平衡,B错误;甲为绝热容器,反应放热使温度升高,平衡逆向移动(ΔH<0),故甲中体积分数大于恒温的乙容器,反应为气体分子数减小的反应,分离乙中,压强减小,则最终达到新平衡时,二氧化氮体积分数较原平衡增大,会与甲相等,C正确; 甲为绝热容器,反应放热使温度升高(T甲>T乙),平衡常数K随温度升高而减小(放热反应);甲中平衡时c()=0.02 mol/L,c()=0.09 mol/L,,因T甲>T乙,且放热反应温度升高K减小,故K乙>K甲=225,D错误;故选C。
20.(2026·江苏·二模)一定温度下,将的混合气体以的固定流速通过长度较短且装有足量镧铁载氧体()的反应管制备CO和,测得出口处、、和的流速如图所示(出口处除上述气体和外,不含其他气体)。下列说法不正确的是
A.X代表的物质是
B.250~375 s,反应生成逐渐增大
C.500~1000 s,的反应速率逐渐减小
D.1000~1500 s,仅发生分解为C和的反应
【答案】B
【解析】将的混合气体以的固定流速通过长度较短且装有足量镧铁载氧体()的反应管制备CO和,开始CH4的流速为30mL/min,反应过程中消耗CH4,则出口处甲烷的流速小于30mL/min,故Y代表的物质为CH4,X代表的物质为H2,A正确; 由图,250~375 s,CO2的流速为0,根据C、H守恒,恒等于2∶1,B错误;由图,500~1000 s,的流出速率增大,则其反应速率逐渐减小,C正确;由图,1000~1500 s,CO、二氧化碳的流速为0,说明仅发生分解为C和的反应,D正确;故选B。
真题实战
1.(2026·山东·高考真题)研究甲、乙两种催化剂对下列反应的催化作用及产物选择性的影响。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
恒压条件下,,,按体积比投料,分别使用甲或乙作催化剂,在下反应固定时间后测定的实验转化率;不改变其他条件,每间隔重复上述实验。的实验转化率和理论平衡转化率随温度的变化如图所示。已知:甲催化时,选择性在为;甲、乙分别催化时,选择性在均达。下列说法正确的是
A.,
B.范围内,使用甲催化时,选择性随温度升高而增大
C.范围内,相同温度下,无论使用甲还是乙催化,产物选择性相同
D.其他条件不变,仅减小投料量,选择性达时的温度仍为
【答案】C
【解析】低温下,随着温度升高,理论平衡转化率下降。根据勒夏特列原理,转化率下降说明低温下占据主导的反应平衡逆向移动了。因此,低温下主导的正反应是放热反应。结合题干信息甲催化时,选择性在为可知,低温区主要发生的是反应Ⅰ,故推断;同理,高温区平衡转化率随温度升高,高温下以反应Ⅱ为主,升高温度反应Ⅱ平衡正向移动,故,A错误;反应I放热、反应Ⅱ吸热,升高温度平衡更有利于吸热的反应Ⅱ,的平衡选择性随温度升高降低;且题目仅说明甲催化时下选择性为100%,不能说明范围内选择性随温度升高增大,该范围内转化率升高是温度升高加快反应速率导致,和选择性无关,B错误;由图可知,范围内,甲、乙催化的实验转化率都与理论平衡转化率重合,说明反应已经达到平衡状态。催化剂只改变反应速率,不改变平衡组成,因此相同温度下,无论使用哪种催化剂,平衡状态相同,产物选择性相同,C正确;反应恒压进行,减小投料量,体系总体积减小,反应物分压增大:反应Ⅰ是气体分子数减少的反应,加压促进反应Ⅰ正向移动,相同温度下选择性会降低,因此选择性达到100%需要更高的温度来对抗压强带来的影响,不再是,D错误;故选C。
2.(2026·河南·高考真题)向一恒容密闭容器中加入物质,发生基元反应:,,温度为、时,各组分的物质的量浓度与时间的关系如图1、图2所示。温度为时,的浓度随时间的变化关系为,为反应的速率常数。
下列说法正确的是
A.
B.温度为时,反应一半需要的时间为
C.的浓度达到最大值时,的生成速率等于消耗速率
D.加入某催化剂,仅使反应的速率增大,则的浓度最大值将增大
【答案】C
【解析】温度越高,反应速率越快,相同时间内反应物消耗越快。对比两图可知:温度下浓度下降更快,反应速率更快,因此,A错误;根据题目给出的,可以将公式变形为:,当反应一半时,,代入得:,B错误;N是中间产物:浓度增大时,的生成速率大于消耗速率;浓度达到最大值后开始下降,此时的生成速率小于消耗速率,因此浓度最大时,生成速率等于消耗速率,C正确;催化剂仅改变反应速率,不改变浓度变化的趋势:若仅增大的反应速率,生成后消耗更快,会使的浓度最大值减小,D错误;故选C。
3.(2026·江苏·高考真题)二氧化碳加氢制乙烯过程中的主要反应有:
在密闭容器中,时,、压强下的平衡转化率和压强下的实际转化率(催化剂作用下反应相同时间,且)随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.压强不变,温度从200℃升高至300℃,平衡时减小
B.300℃时,增大反应压强,平衡时减小
C.200℃升高至300℃,下平衡转化率变化值大于下平衡转化率变化值
D.其他条件不变,延长点实际反应时间,转化率不变
【答案】B
【解析】温度从200℃升高至300℃,反应,,平衡逆向移动,消耗的量减小;反应,,平衡正向移动,消耗的量增加,200~300℃范围内,平衡转化率随温度升高降低,说明总消耗的量减少,平衡体系中增大,A错误;300℃时,增大压强,则生成乙烯反应平衡正向移动,减小;由生成CO的反应的平衡常数可得,温度不变时平衡常数不变,可知最终平衡时减小,B正确;从图中可看出,200℃到300℃,曲线的下降幅度远大于,即下平衡转化率的变化值更大,C错误;X点是实际转化率曲线和平衡曲线的交点,,由曲线可知,X点的实际转化率还未达到下的平衡转化率,则可说明与X点同温度下,的平衡转化率高于的平衡转化率,延长反应时间,反应会继续正向进行,转化率会升高,D错误;故选B。
4.(2026·广东·高考真题)物质可同时转化为它的同分异构体和,其反应过程的能量变化如图a,某温度下,测得恒容密闭容器中各组分浓度随时间的变化如图b,则
A.时,体系中物质的质量:
B.图b中数据满足关系:
C.体系中,反应先达到平衡
D.体系平衡后,升高温度,B的体积分数增加
【答案】B
【分析】由题图a可知,生成C的活化能小,则反应速率快;相同质量B具有的能量比C低,B相对稳定,则反应足够时间,生成B的量增多,故在题图b中浓度逐渐减小的为A,开始生成速率快的为C,最终生成较多的为B。
【解析】设初始加入A的质量为,浓度为,A、B、C互为同分异构体,则摩尔质量相同,等质量时物质的量相等,由题图b可知,时,B、C的浓度相等,则,恒容容器,则气体体积不变,故可得,时,A的转化率未知,无法确定与的关系,A错误;根据A项分析可知,时,,根据原子守恒有,时,A、B的浓度相等,则,设此时C的浓度为,即,可得,由题图b可知时C的浓度大于时C的浓度,即,,则,B正确;A生成B的反应和A生成C的反应是平行反应,应同时达到平衡,C错误;根据题图a可知的反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,B的物质的量减小,而总的物质的量不变,故B的体积分数减小,D错误;故选B。
5.(2026·湖南·高考真题)可用氧化烷烃脱氢制取烯烃。向密闭容器中通入、和(体积比为),维持压强为,发生反应:。测得的平衡转化率与温度的关系如图中曲线①所示。下列说法错误的是
A.该反应是吸热反应
B.下,的平衡转化率为,则该反应的
C.下,体系中时,表明反应已达平衡
D.若减小通入气体中的占比,的平衡转化率与温度的关系可能是曲线②
【答案】B
【解析】温度升高,平衡转化率升高,说明升温平衡正向移动,正反应为吸热反应,A正确;设初始、、的物质的量分别为1mol、1mol、2mol,平衡转化率为50%时,反应的为0.5mol,列出“三段式”
。
平衡时总物质的量为0.5 mol+0.5 mol+0.5 mol+0.5 mol+0.5 mol+2 mol=4.5 mol,压强平衡常数: ,B错误;543℃下平衡转化率为60%,平衡时,由方程式系数关系可知,满足,故该关系成立时反应达平衡,C正确;总压不变,减小的占比,反应体系各物质分压增大,该反应正反应为气体分子数增大的反应,加压平衡逆向移动,平衡转化率降低,对应曲线②,D正确;故选B。
6.(2026·河北·高考真题)25℃下,在的KI溶液中加入一定量,达平衡时,溶液中和(或)与pH的关系如图所示(溶液体积变化忽略不计):
已知:Ⅰ.时,体系中有存在;
Ⅱ.溶液中存在①;②。
下列说法正确的是
A.反应①的平衡常数
B.溶液中始终有,且时,的值随增大而减小
C.若在平衡体系中加入少量,和的平衡浓度均增大
D.若改变KI溶液的初始浓度,相同下达平衡时,的值不变
【答案】B
【分析】当pH<8.73时,体系中有存在。这意味着在pH≤8.73时,溶液中的处于饱和状态,其浓度保持恒定。
【解析】反应①的平衡常数,pH=7.5时,,根据碘元素守恒,初始,由于反应①消耗了转化为了,且物质的量之比为1:1,反应2在pH=7.5时产生的极少,趋近于0,可以忽略,所以此时平衡时: ,代入数据: ,A错误;当pH<8.73时,,对应关系成立,当pH>8.73时,反应② 右移,消耗 生成更多 ,因此始终满足 ;当时,,逐渐降低,K不变,故的值随增大而减小,B正确;当pH<8.73时,体系中已经存在,说明溶液中的已经达到了饱和溶液的溶解平衡。此时再加入少量的,不变,因此,化学平衡①和②都不会发生移动,和的平衡浓度都保持不变,C错误;反应②+3×反应①得到,平衡常数,,相同下意味着是定值,改变KI溶液的初始浓度,虽然平衡会发生移动,但只要体系中依然有剩余,由于溶解平衡的缓冲作用,的值就不会改变,此时是定值;当pH达到某一值时,改变,是变量,D错误;故选B。
7.(2026·黑吉辽蒙卷·高考真题)恒容密闭容器中,等物质的量的和发生的总反应如下: ,达到平衡时,相关物质平衡组成随温度变化关系如图。下列说法正确的是
A.该反应的,
B.点的消耗速率大于物质的生成速率
C.点该反应的(用物质的量分数代替浓度计算)
D.点的平衡转化率为75%
【答案】D
【分析】由于生成物C3H6、H2O、H2S均从零开始增加,且在任何时刻物质的量之比恒为3:2:1,结合图像中a、b、c三条曲线的高低关系可知:曲线a代表C3H6,曲线b代表H2O,曲线c代表H2S。
【解析】观察图像可知,随着温度的升高,C3H8的物质的量分数逐渐降低。这说明升高温度促使平衡向正反应方向移动,根据勒夏特列原理,正反应为吸热反应,因此,另外,反应物气体共4分子,生成物气体共6分子,正反应是气体分子数增大的过程,因此,A错误;前面已推断出a物质是C3H6。在同一个化学反应中,各物质的反应速率之比等于方程式中对应的化学计量数之比。C3H6与C3H8的化学计量数均为3,因此在反应过程中的任何时刻,的消耗速率等于物质()的生成速率,B错误; 列三段式:,M点时,C3H8曲线与b曲线(H2O)相交,意味着两者的物质的量分数相等(即物质的量相等):1-3x=2x,解得x=0.2,此时各物质的量分别为:C3H8=0.4 mol、SO2=0.8 mol、C3H6=0.6 mol、H2S=0.2mol、H2O=0.4mol。体系总物质的量为2.4 mol。代入物质的量分数平衡常数Kx。进行计算,C错误;N点时,C3H8曲线与c曲线(H2S)相交,说明两者的物质的量分数相等:1-3x=x,解得x=0.25。此时C3H8转化了0.75 mol,故C3H8的平衡转化率为:,D正确;故选D。
8.(2025·广西·高考真题)常温下,浓度均为的和混合溶液体系,存在竞争反应:
I.
II.
初始的条件下,含氯微粒的浓度随时间的变化曲线如图(忽略其他反应)。下列说法正确的是
A.曲线②表示的微粒为
B.内,逐渐减小
C.内,
D.体系中时,反应I达到平衡状态
【答案】B
【解析】由反应I和II可知,生成物为ClO2、、Cl-,根据氯元素守恒及2s时数据,得出c(ClO2)=0.64×10-3mol/L,c(Cl-)=0.42×10-3mol/L,=0.10×10-3mol/L,故曲线②为Cl-,为曲线③,A错误;反应I消耗H+(0.32×10-3mol/L),反应II生成H⁺(0.10×10-3mol/L),总H⁺变化量Δc(H⁺)= -0.22×10-3mol/L<0,即H⁺浓度逐渐减小,B正确;0~2s内HClO浓度变化Δc=Δc(Cl-)=0.42×10-3mol/L,v===2.1×10-4mol·L-1·s-1,C错误;v正(HClO)为两反应消耗HClO的总速率,v逆(ClO2)仅为反应I的逆速率,平衡时应满足反应I的v正I(HClO):v逆(ClO2)=1:2,而非总v正(HClO),D错误;故选B。
9.(2025·山东·高考真题)在恒容密闭容器中,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)如图所示。已知:温度时,完全分解;体系中气相产物在、温度时的分压分别为、。下列说法错误的是
A.a线所示物种为固相产物
B.温度时,向容器中通入,气相产物分压仍为
C.小于温度时热解反应的平衡常数
D.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
【答案】D
【分析】热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物,则其分解产物为和,其分解的化学方程式为,根据图数据分析可知,a线代表,b线代表,c线代表。由各线的走势可知,该反应为吸热反应,温度升高,化学平衡正向移动。
【解析】a线所示物种为,固相产物,A正确;温度时,向容器中通入,恒容密闭容器的体积不变,各组分的浓度不变,化学平衡不发生移动,虽然总压变大,但是气相产物分压不变,仍为,B正确;根据题给图像,升高温度时物质的量增加,由于反应是在恒容密闭容器中进行,分压 不断增大,在此固气体系中,热解平衡常数 ,随温度升高增大,说明该反应为△H>0的反应。因此,尽管T2温度时,完全分解,但升温至T3过程中,热解平衡常数Kp将不断增大,则在T3时的显然小于 Kp,(Q<K反应未达平衡),由此即可判断出此时,的分压p3小于平衡常数 Kp,C正确;若b线为气相产物,加入后分压增大,逆反应速率瞬时增大,平衡左移。重新平衡时,温度不变,平衡常数不变,气相产物分压不变,逆反应速率不变,D错误;故选D。
10.(2025·安徽·高考真题)恒温恒压密闭容器中,时加入,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,k为反应速率常数)。
下列说法错误的是
A.该条件下
B.时间段,生成M和N的平均反应速率相等
C.若加入催化剂,增大,不变,则和均变大
D.若和均为放热反应,升高温度则变大
【答案】C
【解析】①的,② ,②-①得到,则K=,A正确;由图可知,时间段,生成M和N的物质的量相同,由此可知,成M和N的平均反应速率相等,B正确;若加入催化剂,增大,更有利于生成M,则变大,但催化剂不影响平衡移动,不变,C错误;若和均为放热反应,升高温度,两个反应均逆向移动,A的物质的量分数变大,即变大,D正确;故选C。
11.(2025·江苏·高考真题)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.时,的平衡转化率为20%
B.反应达平衡状态时,
C.其他条件不变,在范围,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
【分析】550℃时,曲线①物质的量是5mol,根据原子守恒,n(C)=3mol,则其不可能是含碳微粒,故曲线①表示,升高温度,反应Ⅰ平衡正移,反应Ⅱ平衡逆向移动,CO物质的量增大,则曲线③代表CO,温度升高,反应Ⅲ逆向移动,物质的量降低,则曲线②代表,据此解答。
【解析】时,,,,根据C原子守恒,可得,根据O原子守恒,可得(也可利用H原子守恒计算,结果相同),则,A正确;时,,,则,B错误;范围,随温度升高,反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动,增大,说明反应Ⅲ逆向移动程度更大,则的物质的量减小,C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,的物质的量减小,D错误;故选A。
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第05讲 化学反应速率与化学平衡图像
内容导航
夯实基础·突破重难·分层提能
考情・分析解读(课标要求 考情解读 备考策略)
知识・归纳梳理(知识导图 核心梳理 方法归纳)
知识点01 “渐变”类v-t图像
知识点02 “断点”类v-t图像
知识点03 两类热点图像
知识点04 三类特殊图像
知识点05 化工生产中的四类图像
重难・核心突破(核心提炼 解题技巧 命题探究)
考向01 化学反应速率图象综合分析
解题技巧 化学反应速率图象解题方法
考向02 化学平衡图象综合分析
解题技巧 化学平衡图象分析思维建模
考向03 与投料比有关的图像
解题技巧 投料比与转化率之间的关系
考向04 与生成物有关的选择性图像
解题技巧 有关多重平衡及选择性的图像
拔高・分层集训(基础演练 能力进阶 真题实战)
考情·分析解读
课标要求
1.能从图像认识化学反应速率和化学平衡是变化的,知道化学反应速率、化学平衡与外界条件有关,并遵循一定规律;能多角度。动态地分析化学反应速率和化学平衡,运用化学反应原理解决实际问题。
2.建立图像与观点、结论和证据之间的逻辑关系,知道可以通过图像分析、推理等方法认识化学反应速率和化学平衡的本质特征及其相互关系,建立模型。能运用模型解释化学反应速率和化学平衡的有关图像曲线变化,揭示化学反应速率和化学平衡的本质和规律。
3.能通过图像发现和提出有关化学反应速率和化学平衡的有探究价值的问题;通过控制变量来探究影响化学反应速率和化学平衡的外界条件。
考题统计
核心考点
2026年
2025年
2024年
考点01化学反应速率图像
河南卷T13,3分
北京卷T12,3分
广东卷T15,3分
广西卷T13,3分
安徽卷T11,3分
辽宁卷T10,3分
安徽卷T12,3分
广西卷T13,3分
考点02化学平衡图像
山东卷T10,3分
湖南卷T13,3分
黑吉辽蒙T14,3分
山东卷T10,3分
江苏卷T13,3分
河南卷T17(5),4分
海南卷T7,2分
湖南卷T14,3分
山东卷T15,,4分
考情解读
化学反应速率与化学平衡图像是高考化学反应原理模块的高频考点和重要区分题型,命题以速率-时间图、浓度-时间图、转化率(或百分含量)-温度(或压强)图、速率常数-温度图等多种图像为载体,考查外界条件对速率和平衡的影响、平衡移动方向的判断、平衡常数相关计算及最佳生产条件的选择等。试题突出信息获取与逻辑推理能力的考查,常将速率与平衡图像融合在同一情境中。近年新高考出现反应历程图、速率常数与平衡常数关联图像等新形式,对图像识别与综合分析能力提出更高要求。
备考策略
备考应构建系统的图像分析模型,熟练掌握各类图像的坐标意义、关键点、变化趋势及其对应的化学原理。一要归纳常见图像类型及其分析方法,如速率-时间图重点分析突变原因与平衡移动方向,百分含量-温度图重点运用“先拐先平”原则判断热效应。
二要强化“定一议二”法在多变量图像分析中的应用训练,总结各类图像的解题策略与思维模型。
三要重视反应速率与化学平衡图像的综合分析,能从图像中准确提取起始量、变化量、平衡量等关键数据用于计算。
四要关注反应历程图、速率常数图像等新考向,提升陌生图像的快速识别与信息转化能力。
基础・知识梳理
知识导图
核心梳理
知识点1 “渐变”类v-t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
知识点2 “断点”类v-t图像
1.速率-时间图像“断点”分析
当可逆反应达到平衡后,若某一时刻外界条件发生改变,可能使速率—时间图像的曲线出现不连续的情况,即出现“断点”。根据“断点”前后的速率大小,即可对外界条件的变化情况作出判断。如图,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.常见含“断点”的速率变化图像分析
图像
t1时刻所改变的条件
温度
升高
降低
升高
降低
正反应为放热的反应
正反应为吸热的反应
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
知识点3 两类热点图像
1.反应进程折线图
此类图像一般纵坐标表示物质的量、浓度、百分含量、转化率,横坐标表示反应时间。解题的关键是找转折点。
(1)转折点之前,用外因对速率的影响分析问题,用“先拐先平,数值大”的规律判断不同曲线表示温度或压强的大小。
(2)转折点之后是平衡状态或平衡移动,解题时要抓住量的变化,找出平衡移动的方向,利用化学平衡移动原理推理分析。
(3)图示:(C%指产物的质量分数,B%指某反应物的质量分数)
2.恒压(或恒温)线
此类图像的纵坐标为某物质的平衡浓度或转化率,横坐标为温度或压强,解答此类问题,要关注曲线的变化趋势,有多个变量时,注意控制变量,即“定一议二”。
反应:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) ΔH
图像
结论
a+b>c+d,ΔH>0
a+b>c+d,ΔH>0
知识点4 三类特殊图像
1.对于化学反应mA(g)+nB(g)p(C)+qD(g),M点前,表示从反应物开始,v正>v逆;M点为刚达到平衡点(如下图);M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A的百分含量增加或C的百分含量减少,平衡左移,故正反应ΔH<0。
2.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(如图)。L线的左上方(E点),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v正>v逆;则L线的右下方(F点),v正<v逆。
3.曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点A是平衡状态,压强增大,正反应速率增大得快,平衡正向移动。
知识点5 化工生产中的四类图像
1.判断曲线上的每个点是否达到平衡状态
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,因为在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.关注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.确定不同的投料比对产率的影响
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。
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[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。
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C/S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C/S值为0.5时,反应产物为CaO、SO2、CO2;当C/S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C/S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)。
重难・核心突破
考向01 化学反应速率图象综合分析
【例1】(2026·内蒙古包头·一模)利用传感技术探究压强对化学平衡的影响,用注射器吸入适量和的混合气体后密封并保持活塞位置不变(图甲)。恒定温度下,分别在 时快速移动注射器活塞后保持活塞位置不变,测得注射器内气体总压强随时间变化如图乙。下列说法正确的是
A.时推动活塞,使容器体积变小
B.图中两点对应的反应速率:
C.图中F到H点,由于平衡正向移动针筒内气体颜色会逐渐变浅
D.该反应的,反应能自发进行的原因是
解题技巧 化学反应速率图象解题方法
1.看起点:分清反应物和生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物,生成物多数以原点为起点。
2.看变化趋势:分清正反应和逆反应,分清放热反应和吸热反应。升高温度时,△V吸热>△V放热。
3.看终点:分清消耗浓度和增生浓度。反应物的消耗浓度与生成物的增生浓度之比等于反应方程式中各物质的计量数之比。
4.对于时间—速度图象,看清曲线是连续的,还是跳跃的。分清“渐变”和“突变”、“大变”和“小变”。比如增大反应物浓度V正突变,V逆渐变;升高温度,V吸热大增,V放热小增;使用催化剂,V正和V逆同等程度突变。
【变式探究】(2026·广东韶关·一模)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.T1>T2
B.a点的反应速率小于c点的反应速率
C.a点的正反应速率小于b点的逆反应速率
D.b点时二聚体的浓度为0.45mol·L-1
【变式探究】(2026·广西玉林·三模)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.0-6s内,X的平均反应速率
B.反应①的活化能大于反应②
C.10 s时,正反应速率
D.若加催化剂,变大,不变,则的最大值增大,且、不变
考向02 化学平衡图象综合分析
【例2】(2026·广西百色·二模)甘油()在一定条件下催化重整制。发生如下反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
条件,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。下列说法不正确的是
A.曲线①代表的物质的量随温度变化
B.550℃时,体系中
C.其他条件不变,在400~500℃范围,平衡时的物质的量随温度升高而增大
D.550℃时,其他条件不变,增大压强的物质的量减小
解题技巧 化学平衡图象分析思维建模
一看图象
①一看面:即横坐标、纵坐标的量;②二看线:即线的斜率,平与陡的含义,函数的增减性(先拐先平:如在转化率——时间图上,先出现拐点的曲线先达到平衡,此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高);③看点:即起点、转折点、拐点、交叉点;④四看要不要画辅助线:等温线、等压线等(定一议二:当图象中有三个量时,先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系);⑤看量:定量图象中有关量的多少
二想规律
联想外界条件改变对化学反应速率和化学平衡的影响,紧扣可逆反应的特征,搞清正反应方向吸热还是放热,体积是增大、减少,还是不变,有无固体参加或生成等
三判断
认准某些关键数据在解题中的特定作用,全面准确地从图中找出直接或隐含的相关信息
【变式探究】(2026·四川遂宁·一模)利用色度传感器探究压强对化学平衡的影响:(红棕色) (无色)∆H<0。将一定量的NO2充入注射器中后封口,下图是在拉伸和压缩注射器活塞的过程中气体透射率T%随时间t的变化(气体颜色越深,透射率越小)。下列说法正确的是
A.为拉伸注射器活塞的过程
B.C点的反应速率大于E点
C.体系颜色深浅:D>F>H
D.为平衡移动的过程,平衡逆向移动
【变式探究】(2026·江苏南通·二模)CH4和CO2重整制氢体系中主要发生下列反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
在密闭容器中,、n始(CH4)=n始(CO2)=1mol时,若仅考虑上述反应,平衡时各气态物质的物质的量随温度的变化如图所示。
下列说法不正确的是
A.曲线a表示平衡时CO的物质的量随温度的变化 B.625℃,反应Ⅱ的平衡常数
C.500~600℃,随着温度升高,容器中积碳减少 D.1000℃下,增大压强,平衡体系中不变
考向03 与投料比有关的图像
【例3】(2026·广东佛山·模拟预测)在恒压密闭容器中发生反应CH3OH(g)+NH3(g)⇌CH3NH2(g)+H2O(g) ΔH,反应温度与投料比()对甲醇平衡转化率的影响如图所示。下列说法错误的是
A.ΔH< 0
B.平衡常数:Ka< Kb
C.若压缩体积改变压强,甲醇平衡转化率不变
D.投料比1、2、3分别对应
解题技巧 投料比与转化率之间的关系
以N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g)为例,当N2与H2的投料比为1∶3(化学计量数比)时,N2与H2的平衡转化率相等,且平衡时NH3的体积分数最大;增大N2与H2的投料比,则α(H2)增大,α(N2)减小;减小N2与H2的投料比,则α(H2)减小,α(N2)增大。
【变式探究】(2026·江苏连云港·三模)二氧化碳加氢制甲烷过程中发生如下反应:
反应I:
反应Ⅱ:
在条件下,按投料比进行反应,平衡时、和CO占所有含碳物质的物质的量分数随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.曲线①代表的物质的量分数
B.温度低于时,曲线②对应的纵坐标轴数值可能大于25%
C.时,其他条件一定,增大压强,反应Ⅱ平衡不移动
D.若将起始投料比改为,相同条件下达到平衡时CO的物质的量分数将减小
【变式探究】(2026·浙江金华·二模)二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应如下(忽略其他副反应):
反应①: kJ/mol
反应②: kJ/mol
恒压下,按投料比充入密闭容器中,达到平衡时,测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示(为压强平衡常数:用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。下列说法不正确的是
A.容器内混合气体的密度不再改变时已达平衡状态
B.图中X、Y分别代表CO、
C.250℃时,反应②的平衡常数
D.若恒温恒容时,以投料,,平衡时,则反应①的
考向04 与生成物有关的选择性图像
【例4】压强一定的条件下,将1 mol (COOCH3)2和4 mol H2按一定流速通过装有催化剂的反应管,利用(COOCH3)2催化加氢制乙二醇。主要发生如下反应:
ⅰ.(COOCH3)2(g)+2H2(g)CH3OOCCH2OH(g)+CH3OH(g) ΔH1>0
ⅱ.(COOCH3)2(g)+4H2(g)HOCH2CH2OH(g)+2CH3OH(g) ΔH2>0
测得(COOCH3)2的转化率及CH3OOCCH2OH、HOCH2CH2OH的选择性与温度的关系如图所示。已知:选择性定义为
×100%。下列说法正确的是( )
A.曲线M表示(COOCH3)2的转化率随温度变化曲线
B.192~198 ℃范围内,CH3OOCCH2OH的选择性随温度升高而增大
C.保持其他条件不变,加快气体的流速可以提高(COOCH3)2的转化率
D.195 ℃时,生成CH3OH的物质的量为1.455 mol
解题技巧 有关多重平衡及选择性的图像
同一体系中存在两个或多个竞争反应时的图像,纵坐标多变,除了常见的转化率、产率以外,还可能出现选择性(一种反应物同时发生多个反应产生多种产物时,其中一种产物的量所占总产物的量的比例)。对于这类图像,除了分离成为单个图进行分析之外,还需要根据不同反应的特征(ΔH等)判断可能存在的副反应。
如下图所示是某密闭容器中同一体系中存在两个反应时的平衡转化率、产物选择性与温度的关系。
①CO2(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1<0;②CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g) ΔH2>0
(1)分析CH3OH的选择性(▲):由于反应①为放热反应,反应②为吸热反应,温度升高,反应①的平衡逆向移动,反应②的平衡正向移动,故CH3OH的平衡选择性降低。
(2)分析CO2的平衡转化率():温度升高,由图像可知CO2的平衡转化率不断升高,而反应①的平衡逆向移动,反应②的平衡正向移动,说明升高温度时反应②对CO2平衡转化率的影响更大。
【变式探究】(2026·江苏连云港·模拟预测)循环在捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用与反应生成的路线,主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
恒压条件下,按和投料反应,低于时反应Ⅲ可忽略。反应物(、)的平衡转化率和生成物(、)的选择性随温度变化如图所示。已知:。
下列说法正确的是
A.曲线丙表示的选择性
B.时达平衡后压缩容器体积,重新平衡后和的物质的量之比减小
C.,随温度升高,的平衡转化率下降的原因是反应Ⅲ中的消耗量大于反应Ⅱ中的生成量
D.时反应Ⅲ的平衡常数为
【变式探究】(2026·河南许昌·三模)以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
Ⅰ. ;
Ⅱ. 。
一定压强下,按照投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡选择性[CH3OH的平衡选择性]随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.L1表示CH3OH的平衡选择性随温度的变化曲线
B.CO2的反应速率:
C.加压后不影响CO2的平衡转化率
D.T1温度下,反应Ⅰ的平衡常数为
拔高・分层集训
基础演练
1.(2026·福建泉州·模拟预测)丙烯在一定条件下与溴化氢发生加成反应,反应体系中同时存在如下反应:
Ⅰ:
Ⅱ:
恒压时,在不同温度下相同时间内测得产物选择性如图所示(反应均未达平衡,速率以分压计算)。下列说法正确的是
A.由图可知,
B.升高温度,反应Ⅰ的速率增大,反应Ⅱ的速率减小
C.120~240℃范围内,生成速率:2-溴丙烷>1-溴丙烷
D.若反应达到平衡后通入,丙烯的平衡转化率增大
2.(2026·安徽宣城·一模)在两个体积均为的恒容密闭容器(起始,恒温)、(起始,绝热)中分别加入0.1mol,发生反应:。实验测得容器中的转化率随时间的变化关系如下图所示。已知该反应,。下列说法正确的是
A.曲线对应容器 B.该反应正向吸热
C.点: D.时,
3.(2026·福建福州·一模)在恒容密闭容器中,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)如图所示。已知:温度时,完全分解;体系中气相产物在、温度时的分压分别为、。下列说法错误的是
A.a线所示物种为固相产物
B.温度时,向容器中通入,气相产物分压仍为
C.等于温度时热解反应的平衡常数
D.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不变
4.(2026·广西·一模)硅烷法制备多晶硅的核心反应 。已知 ,,、分别为正、逆反应速率常数且只与温度有关,x为各组分的物质的量分数。在一恒容密闭容器中加入一定量的,不同温度下反应,测得反应体系中的物质的量分数随时间变化的关系如图所示,下列说法错误的是
A.当时可判断该反应已达平衡
B.平衡后温度由变为,增大的倍数小于增大的倍数
C.平衡后恒温下再加入,再达平衡时不变
D.温度下,平衡时
5.(2026·河北·一模)某密闭容器中含有X和Y,同时发生以下两个反应: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曲线如图所示。下列说法正确的是
A.时,正反应速率
B.内,X的平均反应速率
C.若升高温度,时容器中的比值减小
D.反应①的活化能大于反应②
6.(2026·江苏南通·模拟预测)飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。如何有效消除NO成为环保领域的重要课题。某研究小组用新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得一段时间内NO的转化率、CO剩余的百分率随温度变化情况如图所示。已知NO可发生下列反应:
反应I:
反应Ⅱ:
下列叙述不正确的是
A.,
B.温度大于775K时,催化剂活性降低
C.时,控制温度875K已可较好的去除NO
D.775K,时,不考虑其他反应,该时刻
7.(2026·吉林白山·一模)图像是学习化学的重要工具,下列有关图像的分析正确的是
A.图①可以表示反应
B.图②表示 ,a、b、c中只有b点达到化学平衡状态
C.图③可以表示反应 的反应速率随压强变化的关系
D.图④可以表示反应 ,平衡后升高温度,反应速率随时间变化的图像
8.(2026·天津河西·一模)在某一恒温、恒容的密闭容器中发生反应:3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ΔH<0。t1时刻反应达到平衡,在t2时刻改变某一条件,其反应过程如图所示。下列说法正确的是
A.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数:KⅠ<KⅡ
B.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,NH3的体积分数:Ⅰ<Ⅱ
C.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡的标志:气体的平均密度不再发生变化
D.t2时刻改变的条件可以是向密闭容器中加H2和N2的混合气
9.(2026·广东·模拟预测)下,分别向恒为的恒温密闭容器甲、恒为的绝热密闭容器乙中加入和,发生反应,两容器中的转化率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是
A.若后加入催化剂,则曲线Ⅰ中的平衡转化率会增大
B.曲线Ⅰ、Ⅱ对应反应的平衡常数:K(Ⅰ))>K(Ⅱ)
C.点的大于点的
D.内,曲线Ⅱ中的平均反应速率
10.(2026·安徽·一模)已知反应: △H<0。在1L恒容密闭容器中充入体积比为1:3的CO2和H2,二者在催化剂、加热条件下反应合成乙烯。不同温度对CO2的平衡转化率及催化剂的催化效率的影响如图所示。下列有关说法错误的是
A.曲线a表示的是CO2的平衡转化率与温度的关系
B.M点的反应速率可能比N点的反应速率大
C.增大CO2和H2的体积比例,曲线a将下移
D.M点时,若平衡体系的压强为130kPa,则乙烯的分压为20kPa
能力进阶
11.(2026·湖南长沙·二模)恒容密闭容器中,t=0时加入1.0 mol/L C2H4Cl2(g),保持773K发生以下反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
、和的浓度随反应时间t变化的曲线如图。已知活化能:远小于,近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。下列说法错误的是
A.a为,b为,c为
B.t1时曲线c的坐标为(t1,0.15),的平均反应速率
C.平衡后向体系中通入氦气(不参与反应),平衡浓度不变
D.若t=0时,加入足量催化剂(仅对反应Ⅰ有加速作用),则的浓度峰值不变
12.(2026·山东烟台·二模)在恒容密闭容器中,用3 mol Ti和2 mol 为原料制备过程中的主要反应如下:
反应I:
反应II:
反应达平衡时,体系中部分物质的物质的量(n)随温度(T)变化如图所示。下列说法错误的是
A.
B.时,的平衡转化率为30.0%
C.范围内任意温度下达平衡过程中,
D.时向容器内通入,重新达平衡时反应I和II的正反应速率均增大
13.(2026·北京顺义·一模)CO催化还原NO生成和可以同时实现两种有害气体的有效脱除,因而成为治理烟气的最理想方案之一、将组成一定的CO与NO混合气体通入恒容密闭容器中,主要反应过程为:
ⅰ.
ⅱ.
不同温度下,反应相同时间,反应体系中各气体的物质的量浓度随温度的变化如图。
已知:NO的脱除率
下列说法不正确的是
A.CO与NO反应生成与的热化学方程式为:
B.y曲线代表的物质是
C.450℃时,NO的脱除率约为60%
D.450℃比350℃更有利于CO、NO的有效脱除
14.(2026·安徽·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
15.(2026·山东枣庄·一模)利用乙醇进行水蒸气催化重整制氢可解决能源短缺问题,其反应如下:
①
②
③
在、100 kPa条件下,乙醇的进料速率为;水醇(水与乙醇)的进料速率比与气体平衡产量()的关系如图所示。下列说法错误的是
A.反应①的活化能
B.a线表示的平衡产量
C.该条件下,当水醇进料速率比为时,乙醇的平衡转化率为60%
D.温度高于,水醇进料速率比为时,升温将提高的平衡产量
16.(2026·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
17.(2026·江苏南通·模拟预测)以H2为燃料气、CaSO4为载氧体的化学链燃烧技术应用广泛,主要反应如下:
反应I CaSO4(s)+4H2(g)=CaS(s)+4H2O(g) ∆H1
反应Ⅱ CaSO4(s)+H2(g)=CaO(s)+SO2(g)+H2O(g) ∆H2
在1L密闭容器中投入1mol CaSO4和1mol H2,反应相同的时间,测得体系内部分生成物物质的量随温度变化如图所示。
下列说法正确的是
A.∆H1>0
B.420℃时,H2物质的量为0.05mol
C.图中曲线X对应的物质为CaO
D.从800℃升温至1000℃,生成的CaO的物质的量小于消耗的CaS
18.(2026·河北沧州·一模)向恒容密闭容器中充入1 mol Xe和一定量的,同时发生以下反应:
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
得到的生成物在平衡体系中物质的量与反应温度之间的关系如图所示。下列叙述正确的是
A.
B.反应ⅱ的化学平衡常数:
C.生成的正反应速率:
D.850 K时,从平衡混合物中分离出适量,反应ⅱ和ⅲ均向正反应方向移动
18.(2026·河北衡水·三模)硫化氢不稳定,可以利用其高温分解制备硫黄和氢气,反应为。在总压强为100 kPa的恒压条件下,充入的混合气,在不同温度下反应相同时间,测得的体积分数及在不同温度下的平衡体积分数如图所示。下列说法错误的是
A.图中表示平衡状态的线为b
B.图中M点正反应速率小于逆反应速率
C.某温度下,平衡时的体积分数为20%,则此时Ar的分压是20 kPa
D.随温度的升高,a、b两条线逐渐靠近,可能是由于升高温度使反应速率增大,的体积分数更接近平衡状态
19.(2026·江西景德镇·三模)容积均为的甲、乙两个刚性容器,其中甲为绝热容器,乙为恒温容器。相同温度下,分别充入发生反应。甲容器中的相关量随时间变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.内,甲容器中反应速率增大的原因是催化剂活性增强
B.时甲容器中反应达到化学平衡状态
C.欲使甲、乙两容器中的体积分数相等,可分离出部分乙容器中的
D.
20.(2026·江苏·二模)一定温度下,将的混合气体以的固定流速通过长度较短且装有足量镧铁载氧体()的反应管制备CO和,测得出口处、、和的流速如图所示(出口处除上述气体和外,不含其他气体)。下列说法不正确的是
A.X代表的物质是
B.250~375 s,反应生成逐渐增大
C.500~1000 s,的反应速率逐渐减小
D.1000~1500 s,仅发生分解为C和的反应
真题实战
1.(2026·山东·高考真题)研究甲、乙两种催化剂对下列反应的催化作用及产物选择性的影响。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
恒压条件下,,,按体积比投料,分别使用甲或乙作催化剂,在下反应固定时间后测定的实验转化率;不改变其他条件,每间隔重复上述实验。的实验转化率和理论平衡转化率随温度的变化如图所示。已知:甲催化时,选择性在为;甲、乙分别催化时,选择性在均达。下列说法正确的是
A.,
B.范围内,使用甲催化时,选择性随温度升高而增大
C.范围内,相同温度下,无论使用甲还是乙催化,产物选择性相同
D.其他条件不变,仅减小投料量,选择性达时的温度仍为
2.(2026·河南·高考真题)向一恒容密闭容器中加入物质,发生基元反应:,,温度为、时,各组分的物质的量浓度与时间的关系如图1、图2所示。温度为时,的浓度随时间的变化关系为,为反应的速率常数。
下列说法正确的是
A.
B.温度为时,反应一半需要的时间为
C.的浓度达到最大值时,的生成速率等于消耗速率
D.加入某催化剂,仅使反应的速率增大,则的浓度最大值将增大
3.(2026·江苏·高考真题)二氧化碳加氢制乙烯过程中的主要反应有:
在密闭容器中,时,、压强下的平衡转化率和压强下的实际转化率(催化剂作用下反应相同时间,且)随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.压强不变,温度从200℃升高至300℃,平衡时减小
B.300℃时,增大反应压强,平衡时减小
C.200℃升高至300℃,下平衡转化率变化值大于下平衡转化率变化值
D.其他条件不变,延长点实际反应时间,转化率不变
4.(2026·广东·高考真题)物质可同时转化为它的同分异构体和,其反应过程的能量变化如图a,某温度下,测得恒容密闭容器中各组分浓度随时间的变化如图b,则
A.时,体系中物质的质量:
B.图b中数据满足关系:
C.体系中,反应先达到平衡
D.体系平衡后,升高温度,B的体积分数增加
5.(2026·湖南·高考真题)可用氧化烷烃脱氢制取烯烃。向密闭容器中通入、和(体积比为),维持压强为,发生反应:。测得的平衡转化率与温度的关系如图中曲线①所示。下列说法错误的是
A.该反应是吸热反应
B.下,的平衡转化率为,则该反应的
C.下,体系中时,表明反应已达平衡
D.若减小通入气体中的占比,的平衡转化率与温度的关系可能是曲线②
6.(2026·河北·高考真题)25℃下,在的KI溶液中加入一定量,达平衡时,溶液中和(或)与pH的关系如图所示(溶液体积变化忽略不计):
已知:Ⅰ.时,体系中有存在;
Ⅱ.溶液中存在①;②。
下列说法正确的是
A.反应①的平衡常数
B.溶液中始终有,且时,的值随增大而减小
C.若在平衡体系中加入少量,和的平衡浓度均增大
D.若改变KI溶液的初始浓度,相同下达平衡时,的值不变
7.(2026·黑吉辽蒙卷·高考真题)恒容密闭容器中,等物质的量的和发生的总反应如下: ,达到平衡时,相关物质平衡组成随温度变化关系如图。下列说法正确的是
A.该反应的,
B.点的消耗速率大于物质的生成速率
C.点该反应的(用物质的量分数代替浓度计算)
D.点的平衡转化率为75%
8.(2025·广西·高考真题)常温下,浓度均为的和混合溶液体系,存在竞争反应:
I.
II.
初始的条件下,含氯微粒的浓度随时间的变化曲线如图(忽略其他反应)。下列说法正确的是
A.曲线②表示的微粒为
B.内,逐渐减小
C.内,
D.体系中时,反应I达到平衡状态
9.(2025·山东·高考真题)在恒容密闭容器中,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)如图所示。已知:温度时,完全分解;体系中气相产物在、温度时的分压分别为、。下列说法错误的是
A.a线所示物种为固相产物
B.温度时,向容器中通入,气相产物分压仍为
C.小于温度时热解反应的平衡常数
D.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
10.(2025·安徽·高考真题)恒温恒压密闭容器中,时加入,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,k为反应速率常数)。
下列说法错误的是
A.该条件下
B.时间段,生成M和N的平均反应速率相等
C.若加入催化剂,增大,不变,则和均变大
D.若和均为放热反应,升高温度则变大
11.(2025·江苏·高考真题)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.时,的平衡转化率为20%
B.反应达平衡状态时,
C.其他条件不变,在范围,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
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