第05讲 化学反应速率与化学平衡图像(培优专项训练)(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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摘要:
**基本信息**
以高考真题与分层演练为载体,构建“速率-平衡图像”专项突破体系,融合真实情境与科学思维,提炼普适性解题方法。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|真题·命题感知|4道高考真题|速率比较法、分温区处理、守恒法|从基元反应到复杂多平衡体系,构建“速率-平衡-图像”逻辑链|
|进阶·强化演练|4考向16题|图像拐点分析、投料比-转化率关联、选择性计算|按“单一反应→竞争反应→实际生产”递进,强化科学探究与模型认知|
内容正文:
第05讲 化学反应速率与化学平衡图像
目 录
真题·命题感知
进阶·强化演练
考向01 化学反应速率图象
考向02 与投料比有关的图像
考向03 与生成物有关的选择性图像
考向04 与转化率有关的选择性图像
拔高·模拟预测
真题·命题感知
1.(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。
命题情境
本题以连续基元反应M→N→Q为模型体系,通过不同温度下浓度-时间图像,考查反应速率、中间产物及催化剂选择性的综合判断。基元反应是化学反应的最基本步骤,是理解复杂反应机理的基石。在真实化学体系中,从简单的臭氧分解(O3→O2+O)到复杂的燃烧链式反应,均由多个基元反应串联而成。本题通过理想化的连续反应模型,引导学生建立“反应速率决定中间产物浓度峰值”的动态平衡思维,这正是理解催化反应机理、大气化学反应过程的基础素养。
解题方法
解答连续反应题的核心是速率比较法:温度越高,曲线斜率越陡,相同时间反应物消耗越多,由此可快速比较T₁与T₂大小。对于中间产物N的浓度变化,抓住“峰值即拐点”这一关键:峰值前v生成>v消耗,峰值后v生成<v消耗,峰值处v生成=v消耗。对于速率常数k的应用,牢记一级反应半衰期公式。催化剂选择性问题用“催化剂不改变化学平衡组成”的结论直接判断:若仅加快N→Q,N消耗更快,峰值降低。
2.(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。
命题情境
本题以二氧化碳加氢制甲烷和CO的竞争反应为背景,真实反映了“双碳”目标下CO2资源化利用的前沿研究。CO2催化加氢既可生成甲烷(天然气替代品),也可生成CO(费托合成原料),如何通过催化剂和温度调控产物选择性是能源化工领域的热点问题。题目设计恒压投料、两种催化剂对比、理论平衡转化率与实际转化率对照,全面考查多重反应平衡体系的分析能力,体现了化学原理在碳中和重大需求中的应用价值。
解题方法
多重反应体系的核心分析策略:分温区处理。低温区理论平衡转化率随温度升高而下降→主导反应放热;结合400℃时CH4选择性100%→低温主导反应为Ⅰ,故ΔH1<0。高温区转化率随温度升高而升高→主导反应吸热,故ΔH2>0。
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。
命题情境
本题以CO2加氢制乙烯的两步竞争反应为背景,涉及碳中和目标下的高值化学品合成。乙烯是重要的石油化工基础原料,传统上由石油裂解制得;CO2加氢制乙烯为实现非石油路线生产烯烃提供了新途径,对保障能源安全和减少碳排放具有战略意义。题目设置p1、p2、p3三种压强条件,结合实际转化率与平衡转化率的对比,综合考查温度、压强对多重反应平衡的影响以及“实际转化率未达平衡”的判断。
解题方法
解答本题的关键突破口在于理解“实际转化率”与“平衡转化率”的关系:实际转化率低于平衡转化率→反应未达平衡;两者重合→已达平衡。X点处pa实际转化率低于p2平衡转化率(p3>p2),说明X点尚未平衡,延长反应时间转化率会升高。
4.(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。
命题情境
本题以KI溶液中加入I2(s)所建立的复杂平衡体系为背景,综合考查溶解平衡、络合平衡(I—+I2⇌I3—)和氧化还原平衡(I3—与OH—反应生成IO3—)的耦合分析。碘-碘离子体系是分析化学中常用氧化还原指示剂(淀粉-碘化钾试纸)的核心反应,也是海水中碘元素存在形态研究的重要模型。题目以-lgc(I2)和c(X)随pH变化的全新图像形式呈现,要求考生在多平衡耦合条件下,从守恒关系和平衡常数表达式出发进行定量推理,具有较高的思维难度。
解题方法
多平衡耦合体系的守恒法是突破的关键。A项平衡常数计算需注意:pH=7.5时,c(I2)=10—2.87,c(I3—)=0.049,利用碘元素守恒c(I—)=0.1−0.049=0.051,K=0.049/(0.051×10—2.87)=49/51×10—2.87。B项利用K·c(I2)=49/51<1判断c(I⁻)>c(I3—);pH>8.73时c(I2)减小,比值减小。C项有I2(s)存在时c(I2)恒为饱和浓度,再加I2(s)不改变浓度,平衡不移动。D项借助组合平衡常数:3×①+②得总反应,c5(I—)·c(IO3—)=K·c³(I2)·c6(OH—),有I2(s)时恒定,无固体时变化。
进阶·强化演练
考向01 化学反应速率图象
1.(2026·山东日照·一模)工业上可以通过甲烷与碳酸钙为原料,在催化剂作用下制备合成气(CO和)。
主反应:
副反应:
以为载气,将恒定组成的、混合气,以恒定流速通入反应器,其中、流速之比为2:1,测定单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图所示。下列说法错误的是
A.,积碳速率一直增加 B.,只有主反应发生,氮气的流速为
C.,的生成速率副反应大于主反应 D.之后催化剂表面被积碳完全覆盖反应停止
【答案】A
【解析】积碳来自副反应,积碳速率 = 总消耗速率 - 主反应消耗速率 = , :逐渐减小,接近,积碳速率逐渐增大; :,从增大到,积碳速率,逐渐减小到。 因此积碳速率先增后减,A错误;,流出流速为,流出、流速均为,正好符合主反应生成和,说明只有主反应发生,所有进口完全反应,因此进口流速为,结合流速比得流速为,B正确;应根据图像数据分析,副反应生成的速率为总流出速率与流出速率之差,即。在时间段,由图可知,且,因此副反应生成的速率大于主反应,C正确;时流出流速为,等于进口流速,流速为,说明不再消耗,主、副反应都停止,原因是催化剂被积碳完全覆盖,D正确;故选A。
2.(2026·安徽·模拟预测)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①的逆反应速率,反应②的正反应速率,反应②的逆反应速率,其中k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.前,反应②平均反应速率
B.时,反应速率
C.该温度时,
D.若加催化剂,变大,不变,则的最大值增大
【答案】D
【解析】由图可知,前,反应②的平均速率,A错误;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、,正反应速率,则逆反应速率,B错误;①,,平衡时,则,同理,②-①得到,则,C错误;若加催化剂,变大,不变,则反应①的速率增大,反应②的速率不变,反应①的选择性提高,则的最大值增大,D正确;故选D。
3.(2026·安徽合肥·一模)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.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】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;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)>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;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;故选D。
4.(2026·安徽·模拟预测)温度为T℃时,在恒容密闭容器中通入一定量的,发生反应:①,②,测得反应过程中各气体浓度随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.0~4.8min内的平均反应速率:
B.8.0min时反应①停止,反应②仍未达到平衡
C.图中N点,
D.图中M点,
【答案】D
【分析】初始只有,因此浓度持续下降,对应曲线;是中间产物,先生成后消耗,浓度先升后降,对应曲线;是最终产物,浓度持续升高至平衡,对应曲线a;且两个反应均为气体分子数不变的反应,总浓度始终等于初始的浓度,即。
【解析】0∼4.8 min内,从降低到,平均速率,A错误;8.0 min后各物质浓度不再变化,说明两个反应都达到平衡,平衡是动态平衡,反应不会停止,B错误;N点之后浓度仍在降低、浓度仍在升高,说明反应②仍正向进行,因此,又因为,故,C错误;M点,结合总浓度,得,因此,D正确;故选D。
考向02 与投料比有关的图像
1.(2026·江苏盐城·一模)一定条件下合成乙烯:6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)。已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示,下列说法不正确的是
A.生成乙烯的速率:v(M)一定小于v(N)
B.当温度高于250℃,升高温度,平衡向逆反应方向移动,催化剂的催化效率降低
C.平衡常数:KM>KN
D.若投料比n(H2):n(CO2)=3:1,则图中M点乙烯的体积分数为7.7%。
【答案】A
【分析】0~250℃,催化效率随着温度的升高而增大,高于250℃时,催化效率随着温度的升高而降低,说明温度过高会影响催化剂的活性,使催化效率降低;同时升高温度,CO2平衡转化率减小,说明该反应是放热反应。
【解析】M点的温度低于N点的温度,但M点的催化效率高于N点的,所以生成乙烯的速率:v(M)不一定小于v(N),A错误;当温度高于250℃,升高温度,CO2平衡转化率减小,说明平衡向逆反应方向移动,同时温度过高影响催化剂的活性,导致催化剂的催化效率降低,B正确;该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,则KM>KN,C正确;若投料比n(H2)∶n(CO2)=3∶1,图中M点转化率为50%,建立三段式:
,
相同条件下,物质的量之比等于体积之比,则M点乙烯的体积分数为,D正确;故选A。
2.(2026·广东·三模)向一恒容密闭容器中加入和一定量的,发生反应:。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
A.平衡时的浓度:
B.b、c两点的正反应速率:
C.此反应在任意温度下都可自发进行
D.当容器内气体的平均相对分子质量不变时,反应达平衡状态
【答案】C
【解析】越大,甲烷的转化率越小,相同温度下x1甲烷的转化率大于x2,则x1<x2,a、c甲烷的转化率相同,则平衡时平衡时的浓度:,故A正确;据A的解析x1<x2,b甲烷的转化率大于c,b、c都处于平衡态,则,故B正确;a、b投料比相同,升高温度,甲烷的转化率增大,说明升高温度平衡正向移动,正向,正向体积增大则,时T较大,故该反应高温自发,故C错误;都是气体参加的反应,正向体积增大,则平均相对分子量是个变值,平均相对分子量不变时各组分含量不再变化,达到平衡,故D正确;故选C。
3.(2026·山东济南·模拟预测)向密闭容器中按物质的量比通入NO和混合气体,发生反应:,时随压强变化的曲线和时随温度变化的曲线如图所示。
已知:表示平衡体系中的物质的量分数。
下列说法错误的是
A.P点NO的转化率约为85.7%
B.O点a、b两线对应混合气体的平均摩尔质量不同
C.用物质的量分数x代替浓度来表示该反应的平衡常数:
D.若起始反应物,则曲线a、b对应的点均向下移动
【答案】B
【分析】反应是气体分子数减少的反应,不变,增大压强平衡正向移动,增大,因此上升的线为,随压强变化的曲线(线全程温度为);不变,升高温度平衡逆向移动(降低,说明正反应放热),因此下降的线为时随温度变化的曲线(线全程压强为)。
【解析】设起始,,转化,列三段式计算:,平衡状态时,总物质的量,P点,解得,则NO的转化率,A正确;O点是a、b两曲线的交点,对应相同,由可知,x相同则相同,总质量恒定(起始投料比不变),总物质的量也相同,因此平均摩尔质量相同,B错误;平衡常数,由于起始投料比固定,体系中NO2的物质的量分数越大,说明反应正向进行的程度越深,此时产物分数越大、反应物分数越小,算出来的商Kx必然越大,从图中可以直接读出,N点的大于M点的, 因此推断出,C正确;对于可逆反应,反应物投料比等于化学计量数之比时,平衡后产物的物质的量分数最大,原投料比等于计量数比,改为后,相同温度压强下减小,因此a、b对应点均向下移动,D正确;故选B。
4.(2026·黑龙江·模拟预测)和联合重整能减少温室气体的排放。其主要反应为:
其他条件相同时,投料比 为,不同温度下反应的结果如图。下列说法错误的是
A. ,升温更有利于反应①,反应①先达到平衡
B. 始终低于,与反应②有关
C.加压有利于增大和反应的速率,但不利于提高二者的平衡转化率
D.若不考虑其他反应,时,平衡体系中的体积分数约为
【答案】A
【解析】由图可知,随着温度的升高,甲烷的转化率比二氧化碳的转化率升高的快,说明升温更有利于反应①的正向进行,但是多反应体系的所有反应会同时达到平衡,A错误;假设体系中只进行反应①,则,而反应②会消耗H2,产生CO,使,因此与反应②有关,B正确;加压可以提高反应速率,由于反应①为气体分子数增加的反应,反应②为气体分子数不变的反应,加压时反应②平衡不移动,反应①平衡向逆反应方向移动,和的转化率降低,C正确;其他条件相同时,气体物质的量分数等于体积分数,假设起始为a mol,则为2a mol,根据时CH4的转化率为80%,CO2的转化率为65%,列三段式计算:反应①,反应②,因此可知平衡是气体的总物质的量为,平衡体系中的体积分数等于其物质的量的分数为,D正确;故选A。
考向03 与生成物选择性有关的图像
1.(2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测)甲酸是基本有机化工原料之一,它有两种可能的分解反应:
反应I:
反应Ⅱ:
一定压强下,向密闭容器中充入一定量的HCOOH气体,平衡体系中CO或的选择性和HCOOH的转化率随温度变化曲线如图所示。
已知:CO的选择性
下列说法正确的是
A.曲线I代表H2的选择性
B.400℃时CO2的体积分数约为
C.反应Ⅰ:
D.升高温度,两个反应的正反应速率均减小,逆反应速率均增大
【答案】B
【解析】图像中CO的选择性曲线随温度升高从100%降至0%,H2的选择性应与之互补(从0%升至100%),曲线Ⅱ为H2的选择性曲线,A错误;400℃时,CO选择性为0,仅反应Ⅱ发生,设初始HCOOH为1 mol,由图可知,转化率为90%,反应Ⅱ生成CO2和H2各0.9 mol,剩余HCOOH 0.1 mol,总气体物质的量=0.1+0.9+0.9=1.9 mol。CO2体积分数为,B正确;反应Ⅰ为吸热反应,升高温度平衡正向移动,平衡常数增大,,C错误;升高温度,正、逆反应速率均增大(吸热方向增幅更大),并非“正反应速率减小”,D错误;故选B。
2.(2026·江苏省镇江·模拟预测)二氧化碳是廉价可持续的碳源,其转化为甲醇能减碳增效、推动可持续发展。其转化过程可能涉及到的反应:
ⅰ.
ⅱ.
向体积为的恒容密闭容器中分别充入、,实际转化率和平衡转化率以及的实际选择性和平衡时选择性随温度的变化如图所示。
下列说法不正确的是
已知:生成物的选择性
A.反应
B.时,反应ⅱ的平衡常数
C.其他条件不变,在通过延长反应时间最多还可增加
D.温度高于时,其他条件不变,增大压强,平衡体系中增大
【答案】B
【分析】反应ⅰ放热(),反应ⅱ吸热();温度升高时,反应ⅰ平衡逆向移动使转化率降低,反应ⅱ平衡正向移动使转化率升高;低温时反应ⅰ占主导,总转化率下降,高温时反应ⅱ占主导,总转化率升高,因此先下降后上升,所以曲线a表示平衡转化率,根据时图中数据可知,曲线b上的点和曲线a上的点对应左侧坐标,所以b表示实际转化率;曲线c、d上的点对应右侧坐标,实际低于平衡时的,则曲线c表示平衡时选择性、d表示实际选择性。
【解析】根据盖斯定律,反应,可由反应ⅰ-反应ⅱ得到,所以该反应的 ,A正确;由分析可知,曲线a表示平衡转化率、曲线b表示实际转化率、曲线c表示平衡时选择性、d表示实际选择性,所以时的平衡转化率为20%,平衡甲醇选择性为50%,已知容器体积V=2 L、、;则平衡时转化的物质的量为,平衡时生成的的物质的量,所以反应ⅰ消耗: , ;反应ⅱ消耗:,;反应ⅱ生成;平衡时,,反应ⅱ的平衡常数,B错误;时实际转化率为8%,实际甲醇选择性为40%,则实际生成,平衡时生成,因此延长反应时间达到平衡,最多增加,C正确;两个反应均为气体分子数减少的反应,增大压强,两个反应均正向移动,都消耗,则减小;虽增大压强会优先使气体体积减小更显著的反应(反应i)正向移动,大量消耗反应物,可能导致气体体积减小不显著的反应(反应ii)因反应物浓度降低而逆向移动,从而使n(CO)减小,但加压对体系的影响更大,反应ⅱ正向进行有生成,则增大,所以平衡体系中增大,D正确;故选B。
3.(2026·江苏·二模)拥有中国自主知识产权的全球首套煤制乙醇工业化项目投产成功。某煤制乙醇过程表示如下:
过程a包括以下3个主要反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
相同时间内,测得乙酸甲酯转化率随温度的变化如图1所示,乙醇和乙酸乙酯的选择性[乙醇选择性]随温度的变化如图2所示。
下列说法不正确的是
A.205℃后反应Ⅲ开始发生反应
B.225∼235℃,反应Ⅰ还未达平衡状态
C.温度可影响催化剂的选择性,从而影响目标产物乙醇的选择性
D.205℃时,起始物质的量为5 mol,转化率为30%,则最终生成乙酸乙酯0.9mol
【答案】D
【解析】205℃前乙醇和乙酸乙酯的选择性之和等于100%,205℃后乙醇和乙酸乙酯的选择性之和小于100%,可知205℃后反应Ⅲ开始发生反应生成乙醛,故A正确;由图1可知,在225∼235℃范围内,乙酸甲酯的转化率随温度升高而增大,说明在题设的相同反应时间内,反应还未达到平衡,故B正确;温度可影响催化剂的选择性,从而影响不同反应的反应速率,从而影响目标产物乙醇的选择性,故C正确;205℃时,起始物质的量为5 mol,转化率为30%,乙酸乙酯的选择性为60%,由于第二步反应消耗乙醇,则最终生成乙酸乙酯×5mol×30%×60%=0.45mol,故D错误;故选D。
4.(2026·北京·一模)催化加氢合成能实现碳的循环利用。一定压强下,与在密闭容器中发生的主要反应如下:
Ⅰ: ;
Ⅱ: 。
反应相同时间,测得不同温度下转化率和选择性如下图实验值所示。图中平衡值表示在相同条件下达到平衡状态时转化率和选择性随温度的变化。
注:[选择性]
下列说法不正确的是
A.该测定实验体系未达到化学平衡状态
B.由图像可以分析出反应Ⅰ为放热反应,反应Ⅱ为吸热反应
C.相同温度下,选择性的实验值大于平衡值,说明反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ
D.260∼280℃,转化率平衡值随温度升高而增大,说明随温度升高反应Ⅰ平衡正向移动的程度大于反应Ⅱ平衡逆向移动的程度
【答案】D
【解析】由图像可知,相同温度下,CO2转化率的实验值始终小于平衡值,说明反应未达到平衡状态,A正确;由图像可知,CH3OH选择性平衡值随温度升高而减小,说明反应Ⅰ的平衡随温度升高而逆向移动,根据勒夏特列原理,升高温度,平衡逆向移动,∆H1<0,反应Ⅰ为放热反应,升高温度会使CO2转化率降低,而图中CO2转化率平衡值随温度升高而增大,说明升高温度时,反应Ⅱ的平衡正向移动对CO2转化率的贡献大于反应Ⅰ的平衡逆向移动对CO2转化率的削弱,因此反应Ⅱ为吸热反应,∆H2>0,B正确;CH3OH选择性,相同温度下实验值大于平衡值,说明相同时间内生成CH3OH的比例更高,即反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ的速率,C正确;260~280℃内,CO2转化率平衡值随温度升高略增大,但不明显,而CH3OH的平衡选择性降低幅度较大,CH3OH的量减少,说明反应Ⅰ正向进行程度减小,反应Ⅱ正向进行程度增大,故随温度升高,反应Ⅱ平衡正向移动的程度大于反应Ⅰ平衡逆向移动的程度,D错误;故选D。
考向04 与转化率有关的图像
1.(2026·湖北襄阳·模拟预测)常温下,将的混合气体以较低的恒定流速通过装有催化剂的恒容反应管,发生如下反应(忽略其他副反应): ; 。控制起始时混合气体总压,测得转化率、出口处与的关系如图所示(虚线表示该条件下的平衡转化率)。下列说法错误的是
A.为得到更多的,可适当增大混合气体中的含量
B.时,的转化率为72%
C.其他条件不变,温度越高,的平衡转化率越大
D.其他条件不变,时,延长反应时间,不变
【答案】C
【解析】不参与两个主反应,增大(a增大),体系总压不变、各反应物分压变化:由图像,a增大,升高,产率提升,因此增大含量利于获得更多的,A正确;由图可知,当时,的转化率为,;设起始、,、,故已转化的,根据守恒:,解得,生成消耗:,故的转化率为,B正确;两个反应、,均为放热反应;升高温度,平衡逆向移动,平衡转化率减小,C错误;时,实线(实际转化率)与虚线(平衡转化率)重合,反应已达平衡;恒温恒容下平衡不随时间变化,延长时间不变,D正确;故选C。
2.(2026·重庆·模拟预测)烷烃催化裂解可以制备氢气: ,利用膜反应新技术,可以实现边反应边分离出生成的氢气。不同温度下,1.00 mol乙烷在容积为1.00 L的密闭容器中反应,氢气移出率与乙烷平衡转化率关系如图所示:(氢气移出率)。下列说法错误的是
A.相同温度时,、、依次增大
B.若,乙烷转化率为60%,则体系内碳、氢原子个数比
C.A点平衡常数,则
D.在一定温度下和压强下,向平衡体系中掺入水蒸气,乙烷的转化率增大
【答案】B
【分析】该反应为气体分子数增大的反应,相同温度下,氢气移出率α越大,生成物浓度越低,平衡正向移动程度越大,乙烷平衡转化率越高,因此同一温度下转化率越高对应α越大,可判断三条曲线从上到下依次对应、、。
【解析】相同温度时,α越大乙烷平衡转化率越高,结合图像相同温度下三条曲线的转化率大小为对应曲线>对应曲线>对应曲线,因此、、依次增大,A正确;初始1mol 含2mol C、6mol H,乙烷转化率为60%时,生成的物质的量为,,则移出的物质的量为,移出H的物质的量为,体系内剩余H的物质的量为,C原子全部留存于体系内,总物质的量为2mol,因此,B错误;A点乙烷平衡转化率为90%,则转化的乙烷物质的量为,生成、的物质的量均为0.9mol,设为x,则平衡时体系内的物质的量为,的物质的量为,的物质的量为0.9mol,容器体积为1L,平衡常数,解得,则x≈94.4%,C正确;一定温度和压强下,掺入水蒸气,容器体积增大,相当于减小压强,平衡向气体分子数增大的正向移动,乙烷转化率增大,D正确;故选B。
3.(2026·安徽滁州·模拟预测)向容积为2 L的刚性密闭容器中充入2 mol NO和1 mol CO,发生反应: ,在恒温或绝热条件下分别测得NO转化率随时间(t)的变化如图所示。已知:;(、为速率常数)。下列说法不正确的是
A.
B.反应开始至Y点,生成的平均速率为
C.Y点处,
D.Z点时,再投入一定量的NO,平衡正向移动,体积分数增大
【答案】D
【分析】反应,绝热条件下反应放热使体系温度升高,反应速率更快,达到平衡所需时间更短,且升温平衡逆向移动,NO平衡转化率更低,因此平衡转化率更低、先达到平衡的条件1对应绝热体系,平衡转化率更高的条件2对应恒温体系。同一反应时间下,绝热体系的NO转化率高于恒温体系,因此W点属于条件1曲线,X点属于条件2曲线。
【解析】W点位于绝热体系,体系温度高于恒温体系的X点,且W点NO转化率更高,生成物浓度更大,逆反应速率随温度升高、生成物浓度增大而增大,因此,A正确;反应开始至Y点,时间为20s,NO转化的物质的量为,根据反应计量关系,生成的物质的量为,容器容积为2L,因此的平均速率为,B正确;平衡时,因此,条件2为恒温体系,平衡时NO转化率为25%,计算得平衡常数,Y点NO转化率为20%,代入浓度计算得浓度商,因此,C正确;Z点为恒温体系的平衡点,再投入一定量的NO,平衡正向移动,生成的物质的量增大,但体系总气体物质的量也增大,若投入NO的量较大,的体积分数会减小,因此体积分数不一定增大,D错误;故选 D。
4.(2026·河南南阳·三模)一定条件下,在一定容积的密闭容器中,使用CuCl2作催化剂,制取Cl2时发生反应 ⇌2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-116 kJ·mol-1,在某条件(L)一定时,HCl的平衡转化率分别随另一条件(X)和进料比 的变化关系如图所示,其中L(L1、L2、L3)、X分别代表压强或温度。
下列说法正确的是
A.X代表的物理量是温度
B.L1、L2、L3的关系为
C.实际生产中,其他条件一定时,进料比越小越好
D.若 HCl的初始浓度为 M点的平衡常数K=
【答案】D
【分析】反应的正反应为放热、气体分子数减小的反应,左图中随X增大HCl平衡转化率升高,若X为温度,升高温度平衡逆向移动,HCl平衡转化率应降低,与图像趋势不符,故X为压强,压强增大平衡正向移动,HCl转化率升高,L代表温度。相同压强下,温度越高放热反应的平衡转化率越低,故转化率,对应温度关系为。右图中随投料比增大,HCl平衡转化率降低,符合增大HCl浓度时自身转化率降低的规律,M点投料比为1.0,HCl转化率为76%,可据此计算各组分平衡浓度推导平衡常数。
【解析】若X为温度,升高温度平衡逆向移动,HCl平衡转化率应降低,与左图中X增大转化率升高的趋势不符,X代表压强,A错误;L代表温度,正反应放热,温度越高HCl平衡转化率越低,相同X下转化率,故温度关系为,B错误;进料比越小,O2过量越多,虽然HCl转化率升高,但会导致产物中混有大量O2,后续分离能耗大幅升高,实际生产中并非越小越好,C错误;M点投料比,HCl初始浓度为,则O2初始浓度为,HCl平衡转化率为76%,故平衡时,,则,平衡时,,平衡常数,D正确;故选D。
拔高·模拟预测
1.(2026·广西柳州·模拟预测)乙醇-水蒸气制过程中的主要反应(忽略其他副反应)如下:
①
②
101kPa时,的平衡产率(Y)与温度、起始时水醇比[]的关系如图所示,图中同一条曲线上的平衡产率相同。下列说法错误的是
A.的平衡产率:曲线a>曲线b
B.反应②的正反应活化能大于逆反应活化能
C.Q、P两点反应①的平衡常数:
D.的平衡转化率由M点转化为a上任意一点时,要降低水醇比
【答案】D
【解析】相同温度下,曲线a对应的水醇比更大,增大水的浓度,反应①正向移动、反应②逆向移动,均使平衡产率升高,故平衡产率曲线a>曲线b,A正确;相同水醇比时,温度升高平衡产率降低,说明反应②为吸热反应,,正反应活化能-逆反应活化能,故正反应活化能大于逆反应活化能,B正确;平衡常数只与温度有关,Q、P两点温度相同,故反应①的平衡常数,C正确;M点水醇比小于a曲线上的点的水醇比,要使M点的平衡产率达到a曲线的产率,需要增大水醇比,不是降低,D错误;故选D。
2.(2026·山东威海·二模)时,在体积为 的恒容密闭容器中充入和,发生反应 ,体系总压强( )与时间()的关系如图中曲线①所示(平衡时温度恢复至)。曲线②为只改变某一反应条件时的变化曲线。下列说法错误的是
A.:
B.下该反应的平衡常数
C.曲线②改变的反应条件可能为使用催化剂
D.其他条件不变,若初始充入和,将减小
【答案】D
【解析】由于曲线②改变的条件为加入催化剂,因此a的反应速率会大于b和c,而在b点时反应未达到平衡,c点时为平衡态因此b点的正反应速率大于c点的正反应速率,正反应速率从大到小为,A正确;初始为和,共8 mol气体对应的压强为8p0,而在平衡时气体的总压强为6p0,说明平衡时气体的总物质的量为6 mol,设CO2转化了2x mol,可列三段式:
,因此最终气体总的物质的量为,因此,所以可以确定各个气体的物质的量,,,,,,B正确;因此曲线①②最终平衡时,体系压强一致,因此说明改变的条件不会影响化学平衡,只改变反应速率,曲线②改变的条件应为加入催化剂,C正确;由于初始投入的CO2和H2的投料比未改变,并且与化学计量数之比相同,始终相等,,D错误;故选D。
3.(2026·湖南岳阳·三模)苯催化加氢制备环己烷的原理如下: 向密闭反应器中按方程式的计量数之比投料合成环己烷,固定苯的平衡转化率分别为0.4、0.5、0.6,探究温度、压强的关系如图所示。已知:平衡体系中,用各组分的物质的量分数(x)计算的平衡常数叫做物质的量分数平衡常数()。
下列叙述正确的是
A.曲线Ⅰ代表苯的平衡转化率为0.4 B.反应热
C. D.
【答案】B
【解析】该反应的正反应是气体分子数减小的反应,其他条件相同,增大压强,平衡正向移动,苯的平衡转化率增大,所以,曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次代表苯的平衡转化率为0.6、0.5、0.4,A错误;压强不变,升高温度,苯的平衡转化率降低,所以,B正确;由于起始投料比相同,T、W点的平衡转化率相等,所以,T、W点平衡常数Kx相等,C错误;根据三段式计算,设起始投入1 mol苯(g)和3 mol氢气,S点的平衡转化率为0.5,
S点状态下,苯(g)、氢气、环己烷(g)的物质的量分数分别为、、,根据平衡常数表达式,,D错误;故选B。
4.(2026·山东潍坊·三模)脂肪酸再生生物柴油反应: ,反应起始时,脂肪酸与甲醇按物质的量比1∶1.8投料,在催化剂下,测得、温度下脂肪酸转化率()随时间(t)的变化关系如图。反应速率。
下列说法错误的是
A.化学平衡常数:
B.N点的反应速率小于M点的反应速率
C.温度下增加催化剂用量和接触面积,时脂肪酸转化率应高于A点所示的值
D.B、C两点反应速率常数存在:
【答案】D
【解析】该反应,由曲线斜率可知,放热反应升温平衡逆向移动,平衡常数K减小,故,A正确;N点处于T1的平衡状态,净反应速率为0,M点处于T2的反应正向进行阶段,净反应速率大于0,故N点反应速率小于M点,B正确;催化剂可加快反应速率,不改变平衡转化率,T1下t1时A点未达平衡,增加催化剂用量和接触面积,反应速率加快,t1时转化率高于A点,C正确;平衡时,B、C两点转化率均为60%,此时浓度商,C点反应正向进行,故K(T1)>0.75。温度升高k正、k逆均增大,代入k正=Kk逆可推知大于K(T1),即大于0.75,D错误;故选D。
5.(2026·广东佛山·二模)恒容密闭容器中足量焦炭和适量水蒸气发生下列反应:① ,② ,平衡后含碳气体浓度随水碳比变化如图,含水量增加会降低反应温度。下列说法正确的是
A.曲线a代表c(CO2)随水碳比的变化
B.平衡后缩小容器体积,反应②平衡不移动
C.平衡前反应②生成CO2的速率均大于反应①生成CO的速率
D.反应①生成CO的量与反应②消耗CO的量相等的瞬间,两个反应均达到平衡
【答案】A
【解析】恒容密闭容器中,在相同条件下,增大水投料,含水量增加会降低反应温度,温度降低,促进反应②正向移动,促进CO转化为二氧化碳,使得c(CO2)浓度增大,则曲线a代表c(CO2)随水碳比的变化、曲线b代表c(CO)随水碳比的变化,A正确;平衡后缩小容器体积,反应①平衡逆向移动,导致氢气、一氧化碳、水物质的量改变,也会间接使得反应②平衡发生移动,B错误;平衡前,反应刚开始时,,此时反应②生成的速率接近于0,而反应①生成CO的速率大于0,故C错误;反应①生成CO的量与反应②消耗CO的量相等的瞬间,仅说明CO净变化为0,但不能确定水、氢气的物质的量浓度是否变化,不能确定两个反应均达到平衡,D错误;故选A。
6.(2026·江西新余·模拟预测)在催化剂作用下,向容积为1 L的容器中加入1 mol X和3 mol Y,发生反应,平衡时和反应10 min时X的转化率α(X)随温度的变化分别如图中曲线Ⅰ、Ⅱ所示。下列说法正确的是
A.反应 ΔH<0
B.随着温度升高,bc段速率减慢的原因可能是温度过高、催化剂活性降低
C.如果开始加入2 mol X和6 mol Y反应,其他条件不变,400℃时平衡转化率是60%
D.400℃时,该反应的平衡常数是1.1
【答案】B
【解析】根据曲线I平衡转化率α(X)随温度变化曲线,说明该反应是吸热反应,A错误;随着温度升高,化学反应速率和转化率应该增大,反应速率下降原因是催化剂活性降低,而催化剂对反应速率影响更大,导致反应速率下降,B正确;400℃时,1 L的容器中加入1 mol X和3 mol Y,据图可知此时平衡转化率60%,加入2 mol X和6 mol Y反应,X压强增大,平衡正向移动,平衡转化率升高,不再是60%,C错误;因为反应,Y、Z是固体,平衡常数只计入气体,在d点X的转化率为60%,设X的起始浓度为1 mol·L-1,则转化浓度是0.6 mol·L-1,其平衡浓度是0.4 mol·L-1,K=1/c(X)==2.5,D错误;故选B。
7.(2026·河南新乡·模拟预测)以、为原料合成涉及的主要反应如下:
①
②
不同压强下,的平衡转化率()、的选择性()随温度变化如图所示。已知:。下列分析不正确的是
A.曲线b表示的选择性()随温度变化
B.温度介于时,体系主要发生反应②
C.,任意温度时,压缩体积,的转化率增大
D.初始、 ,只发生反应①和②,平衡后,则生成的水为0.3 mol
【答案】C
【解析】 , ,相同压强下,升高温度,反应①平衡逆向移动,反应②平衡正向移动,的选择性减小,则的平衡转化率先减小后增大,曲线b表示的选择性()随温度变化,故A正确;温度介于时,的选择性很小,说明体系发生的反应主要是②,故B正确;反应①为气体体积减小的反应,相同温度下,增大压强,平衡正向移动,的选择性增大,由图可知,相同温度下,压强下的选择性大于压强下的选择性,则。由图可知,温度高于时,主要发生反应②,反应②前后气体体积不变,的转化率随压强变化不大,故C错误;平衡后,根据的平衡转化率为30%,得出两个反应共消耗,根据反应①②中与的化学计量数关系可知,生成,故D正确;故选C。
8.(2026·陕西榆林·模拟预测)直接氧化制备氯气发生反应: 。下图为容积一定的容器中,进料浓度比分别等于1、4、7时平衡转化率随温度变化的关系。下列分析正确的是
A.代表进料浓度比的是曲线①
B.当,时,的平衡转化率为80%
C.平衡常数小于
D.当,加入催化剂,可提高的平衡产率
【答案】B
【分析】进料浓度比分别等于1、4、7时,HCl平衡转化率与进料浓度比关系是,进料比越大,HCl转化率越小,故①是进料浓度=1的图象,②为=4、③为=7的图象。
【解析】HCl起始充入量越多,自身转化率越低,所以提高充入比,HCl的平衡转化率降低,代表进料浓度比的是曲线③,故A错误;400℃,进料浓度比c(HCl):c(O2)=4,与化学方程式的计量系数比相同,则两反应物的转化率相等,HCl的平衡转化率为80%,则O2平衡转化率也为80%,故B正确;由图可知,温度升高,HCl转化率降低,该反应为放热反应,随着温度的升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,所以K(300 ℃)>K(400 ℃),故C错误;催化剂只能降低反应的活化能,加快反应速率,不可提高的平衡产率,故D错误;故选B。
9.(2026·贵州黔西南·一模)一定条件下,将和按物质的量之比充入反应容器,发生反应:。其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(、)下随温度变化的曲线如图所示。
下列说法错误的是
A.
B.其他条件不变,温度升高,该反应的反应限度减小
C.时,该反应的化学平衡常数的数值
D.、条件下,的平衡转化率为40%
【答案】C
【解析】正反应为气体体积减小的反应,温度一定时,增大压强平衡向正反应方向移动,NO的转化率增大,故,A正确;由图可知,压强一定时,随温度升高,NO的转化率降低,平衡逆向移动,则该反应的反应限度减小,B正确;化学平衡常数仅与温度有关。根据题中信息无法计算时各物质的平衡浓度或分压,因此无法计算出化学平衡常数的具体数值,C错误;400℃、条件下,平衡时的转化率为40%,和按物质的量之比2:1投入,且按2:1反应,二者转化率相等,即的平衡转化率为40%,D正确;故选C。
10.(2026·山西忻州·模拟预测)氧化环己烷的过程为:(环己酮)。
图1为环己烷平衡转化率与温度、用量的关系曲线,图2为某温度下氧化产物中环己醇、环己酮百分含量及环己烷转化率随时间的关系曲线。下列说法正确的是
A.总反应
B.与环己烷物质的量比越大,的平衡转化率越高
C.图2中C、F两点处环己烷的消耗速率
D.图2中X、Y两点处,
【答案】D
【解析】由图1可知,温度升高,环己烷平衡转化率增大,化学平衡向正反应方向移动,总反应是吸热反应,,A错误;增大与环己烷的物质的量比,相当于增加浓度,根据平衡移动规律,增加一种反应物浓度,自身平衡转化率降低,另一种反应物转化率升高,所以,平衡转化率随与环己烷物质的量比值的增大而降低,B错误;反应速率与反应物浓度正相关,C点反应时间长于F点,C点环己烷浓度低于F点,环己烷消耗速率,C错误;图2中,Y点时环己烷转化率约为80%,X点时环己烷转化率约为40%,X点、Y点百分含量约为70%,设环己烷初始物质的量为n,X点环己醇的物质的量为,Y点环己酮的物质的量为,,D正确;故选D。
11.(2026·山东青岛·一模)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)ΔH<0,恒容密闭容器中按不同的投料比充入SO2(g)和Cl2(g),测定某温度下体系达平衡时的Δp,结果如图。已知:Δp=p0-pt,p0=240 kPa为体系初始压强;pt为体系平衡压强。
下列说法错误的是
A.图甲能准确表示该温度下Δp随进料比变化的曲线是④
B.图甲中,该温度下产物SO2Cl2平衡时物质的量分数的最大值约为43%
C.图乙中温度关系为T3>T2>T1
D.图乙T1温度下,平衡常数Kp=0.06 -1
【答案】D
【分析】反应:,每消耗,总物质的量减少1 mol,即变化的压强由每个反应物消耗的物质的量决定;恒容恒温,压强变化量Δp与物质的量减少量成正比,Δp=p0−pt,Δp越大代表反应正向进行程度越大; 投料比r=1时两种反应物等量,平衡转化率总和最大,Δp达到峰值;r<1或r>1,一种反应物过量,Δp均下降,且r互为倒数时,Δp相等。
【解析】图甲中曲线变化规律:r从0增加至1,Δp持续上升;r>1后Δp逐步下降,峰值恰好出现在r=1处,曲线④上r=0.25与r=4.0的两点对应Δp相等,符合变化趋势,A正确;r=1 时 Δp=72 kPa,根据反应方程式化学计量数之比,物质的量分数= ,B正确;反应焓变ΔH<0,正向放热,升高温度,平衡逆向移动,体系气体总物质的量增大,平衡压强pt变大,Δp=p0−pt减小,观察图乙横坐标同一投料比的纵坐标Δp,得到温度关系为,C正确;投料比r=2时,平衡时Δp=60 kPa,则平衡时,,,平衡常数,D错误;故选D。
12.(2026·山东东营·三模)在一定温度下,CuCl2在液态有机相中存在以下配合反应:
改变有机相中Cl-的浓度,测得溶液中含铜微粒分布系数与Cl-的平衡浓度关系如图。
下列说法错误的是
A.c曲线对应的含铜微粒是CuCl2
B.反应的平衡常数
C.X点对应的c(Cl-)约为0.67 mol·L-1
D.向上述溶液中继续加入有机溶剂进行稀释,则减小
【答案】D
【分析】曲线a:随着增大,该微粒的分布系数迅速下降。这符合中心离子的特征,因为随着配体增加,它会不断转化为配合物。所以a代表;曲线b:随着增大,先上升后下降。这是中间产物的典型特征,先生成,后继续反应生成更高级的配合物。所以b代表;曲线c:随着增大,分布系数持续上升并占据主导地位。根据平衡常数远大于 ,说明在中等浓度下主要形成。所以c代表。
【解析】由分析可知,c曲线对应的含铜微粒是CuCl2,A正确;已知反应1: 、反应2: ,由盖斯定律可知,可得的平衡常数,B正确; X 点是曲线a和曲线b的交点,,代入反应1的平衡常数表达式:=,,C正确;由、可知,加入有机溶剂稀释,溶液体积增大,所有离子的浓度都会降低,因此减小,、仅随温度变化,则增大,D错误;故选D。
13.(2026·广西桂林·二模)某温度下,由两种气体X和Y反应可制备气体W,涉及的反应如下:
Ⅰ. Ⅱ.
向恒容密闭容器中充入a molX和1 molY,平衡时容器中X、Z、W的摩尔分数随X的初投料a的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.曲线②代表Z B.从投料到平衡容器内压强始终保持不变
C.P点时,W的摩尔分数为0.74 D.Q点时,向容器中充入氦气,Z的物质的量浓度减小
【答案】C
【分析】题中涉及两个反应:,,初始投入和,(X初始投料)增大,X的摩尔分数持续增大,因此曲线①代表X;Z由Y反应生成,Y完全反应生成,增大,反应II消耗Z,Z的摩尔分数持续降低,因此曲线③代表Z,曲线②代表W,据此分析。
【解析】据分析可知曲线③代表Z,A错误;反应I是气体分子数减少的反应(反应物生成产物),反应II气体分子数不变,从投料到平衡,体系气体总物质的量减少,恒容下压强和气体总物质的量成正比,因此压强会减小,不是始终不变,B错误;P点,X和Z的摩尔分数均为,所有物质摩尔分数之和为,因此W的摩尔分数,C正确;Q点时,向恒容密闭容器中充入氦气,平衡体系中各物质的浓度均保持不变,平衡不发生移动;因此Z的物质的量浓度不变,D错误;故选C。
14.(2026·山东临沂·二模)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为①;②。向恒容密闭容器中充入2 molCO2和3 molH2,平衡时所有含碳物种的摩尔分数随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.Ⅰ线表示CH4的变化情况
B.温度时,H2的平衡转化率为50%
C.温度时,反应②的平衡常数K=1
D.温度时,向容器中加入少量Ⅱ线所示物种,重新达平衡时,p(CO)不变
【答案】B
【分析】反应中二氧化碳转化为甲烷、CO,由图,温度时,含碳化合物只有CO和Ⅰ线表示的物质,说明此时二氧化碳只发生反应②转化为CO,则Ⅰ线表示CO2的变化情况,那么Ⅱ线表示CH4的变化情况;
【解析】由分析,Ⅰ线表示CO2的变化情况,A错误; 由分析,温度时,甲烷、CO的物质的量均为2mol×0.15=0.3mol,由方程式,反应①消耗氢气1.2mol、②消耗氢气0.3mol,共消耗氢气1.5mol,H2的平衡转化率为50%,B正确;由图,温度时,二氧化碳、CO均为2mol×0.5=1mol,则生成水1mol、消耗氢气1mol,平衡时氢气为2mol,反应②的平衡常数,C错误;温度时,只发生反应②,向容器中加入少量甲烷,甲烷完全转化为二氧化碳和氢气,二氧化碳进一步发生反应②,一氧化碳的物质的量增加,温度和容器容积不变,所以重新达平衡时,p(CO)会增大,D错误;故选B。
15.(2026·江西·模拟预测)已知和结合形成两种配离子和,常温下,在的氨水和的混合溶液中,和的浓度对数(实线)、含银微粒的分布系数(虚线)与溶液的关系如图所示(溶液中以计)。已知:
下列说法错误的是
A.,
B.,
C.图中a点对应的
D.当时,体系中
【答案】C
【分析】实线为、,虚线为含银微粒的分布系数:pH越小,越大,越大,故上方实线是,上升实线是;pH越小,浓度越小,分布系数越大,故虚线为,为,为,据此分析。
【解析】对于反应,平衡常数。当时,此时图中,即,代入得,A正确;对于,水解常数。当时,两条实线相交,,故,B正确;在a点对应的pH下,由曲线IV可知;对于反应,平衡常数,当此时图中,即,代入得;对于反应,平衡常数,a点为,即;由,取负对数得:,代入得:,即,C错误;由图像可知,当时,总氨浓度约为,酸性条件下大部分氨以存在,因此;总银浓度为,,,因此,;,顺序为:,D正确;故选C。
16.(2026·山东淄博·二模)生物质炭与H2O(g)生产合成气(H2、CO、CO2、CH4),涉及的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
在气流床中,控制,采用N2载气,以一定的流速通入H2O(g)。反应相同时间,测得出口气体中H2、CO、CO2、CH4的摩尔分数随气流床温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.1000℃反应相同时间时,
B.1200℃条件下,体系已达平衡
C.曲线X表示CO的摩尔分数随温度的变化
D.其他条件不变,1300℃时,加压有利于提高平衡时H2的摩尔分数
【答案】C
【分析】较高温度时,反应相同时间,反应达到平衡,升高温度,第一个反应正向移动,第二和第三个反应逆向移动,随温度升高CO的摩尔分数增大、CO2的摩尔分数减小;较低温度时,反应未达到平衡,随温度升高,反应速率都加快,H2的摩尔分数随温度升高而增大,CH4的摩尔分数随温度升高而减小,说明在较低温度时升高温度对前两个反应速率的影响大于对第三个反应速率的影响,随温度升高CO2的摩尔分数增大;曲线X随温度升高先减小后增大,曲线Y随温度升高先增大后减小,故曲线Y表示CO2的摩尔分数随温度的变化;曲线X表示CO的摩尔分数随温度的变化。
【解析】由图及分析可知,CO2的摩尔分数仍在上升,说明生成速率大于消耗速率,,A错误;图中数据为反应相同时间时各气体的摩尔分数随气流床温度的变化关系图,不是平衡数据,1200℃条件下,体系不一定达到平衡,B错误;根据分析可知,X表示CO的摩尔分数随温度的变化,C正确;温度不变时,增大反应体系的压强,对第二个反应平衡时的进行程度无影响,但第一个反应平衡逆向移动,H2的摩尔分数减少,第三个反应平衡正向进行移动,H2的摩尔分数减少,故H2的摩尔分数减小,D错误;故选C。
17.(2026·广东汕头·二模)常温下,向恒容密闭容器中充入等物质的量的和,发生如下反应:①;②。体系中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.时间内,反应①生成的Z全部转化为W
C.时体系处于平衡状态,一定等于
D.时,若升高温度,反应②的平衡常数一定升高
【答案】A
【解析】初始时X、Y物质的量相等,反应①中X计量数为2、Y计量数为1,反应①不可逆,X会完全消耗最终物质的量为0,Y过量最终剩余量不为0,a曲线最终稳定在,因此a为随时间的变化曲线,A正确;向恒容密闭容器中充入等物质的量的和,首先进行反应①,生成Z并积累,同时生成的Z部分转化为W,为图中先增后减的曲线,内Z的物质的量先增大,时达到峰值,说明该阶段有Z积累,并未全部转化为W,B错误;时反应②达平衡,参与反应的Z的物质的量为,但剩余的和无必然相等关系,C错误;反应②的焓变未知,若反应②为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数会减小,因此平衡常数不一定升高,D错误;故选A。
18.(2026·安徽滁州·二模)铜(Ⅰ)、乙腈(简写为L)的某水溶液体系中含铜物种的分布曲线如图。纵坐标为含铜物种占总铜的物质的量分数,总铜浓度为。下列描述错误的是
A.当时,
B.中n从0增加到2,结合L的能力随之减小
C.的反应
D.若时,
【答案】D
【分析】c(Cu+)=时,,则的K 1=;=c{[CuL2]+}时,,则的K 2=;时,,则的K 3=;
【解析】根据图示,当时,即lgc(L)=0,溶液中,故A正确;根据以上分析,K1>K2>K3,可知中n从0增加到2,结合L的能力随之减小,故B正确;的反应,故C正确;根据图像,时,、物质的量分数均为0.47,的物质的量分数为0.06,总铜浓度为, ,故D错误;故选D。
19.(2026·辽宁沈阳·二模)CuCl2溶液中存在氯化配合反应: ,已知常温下K值依次减小,改变1.0×10-4 mol/L CuCl2溶液中Cl-的起始浓度,测得含铜元素微粒分布系数δ与Cl-平衡浓度的关系如图所示。下列说法正确的是
A.曲线c表示[CuCl]+的物种分布系数 B.Q点Cu2+转化率为43%
C.P点溶液中c(Cl-)=0.75 mol/L D.Cu2++2ClCuCl2 K≈0.77
【答案】D
【分析】氯化配合反应随浓度增大,平衡逐步向右移动,配位数低的微粒先生成后消耗,配位数高的微粒随增大含量升高:浓度为0时,只有,,因此曲线为,随增大逐步减小;是第一步产物,增大时先生成,先升高,后续继续转化为更高配产物,后降低,对应曲线;随浓度增大,总分布系数逐步升高,对应一直上升的曲线。
【解析】根据分析,曲线不表示,A错误;分布系数,转化率。Q点的分布系数δ()应从图中曲线a读取,此时c()≈2 mol/L,δ()0.14 mol/L,故Cu²⁺转化率α=1-δ()0.84,不是43%,B错误;P点是和的交点,故,第一步平衡常数: , 点是和的交点,故,第二步平衡常数: , 已知,点,对反应,总平衡常数。在曲线a和曲线c的交点处,,此时,从图中读取交点处,,代入得: , 由图可知,常数,故,因此点,C错误;对反应,总平衡常数。在曲线a和曲线c的交点处,,此时,从图中读取交点处,,代入得: 符合选项描述,D正确;故选D。
20.(2026·湖北·二模)Cu2+与Cl-可结合生成多种络合物,在水溶液中存在如下平衡 ,向某浓度的CuCl2溶液中通入氯化氢,实验测得溶液中各含铜粒子的分布分数(平衡时某粒子的浓度占各粒子浓度之和的分数)与c(Cl-)的关系如图所示。
下列说法错误的是
A.曲线②代表CuCl+的分布分数随c(Cl-)的变化
B.当c(Cl-)=9 mol·L-1时,c(CuCl2)>c(CuCl+)>c()
C.在c(Cl-)=1 mol·L-1的氯化铜溶液中,滴入AgNO3溶液,会发生反应CuCl++Ag+=Cu2++AgCl↓
D.P点时,
【答案】D
【分析】根据络合平衡,越大,平衡越向右移动,越靠后的络合物分布分数越高,由此判断曲线:很小时分布分数最大的是(曲线①),第一个随升高先增后降的是(曲线②),随升高分布分数逐渐增大的曲线③是。据此分析。
【解析】由分析可知,曲线②代表,A正确;由图可知,当时,分布分数:,因此浓度顺序满足,B正确;由图可知,时,,分布分数最大,滴入,沉淀使降低,平衡左移,转化为,发生反应,C正确;P点,,,则,两边同时取对数,则,D错误;故选D。
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第05讲化学反应速率与化学平衡图像
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1.C
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3.B
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进阶·强化演练
考向01化学反应速率图象
1.A
2.D
3.D
4.D
◆考向02与投料比有关的图像
1.A
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3.B
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◆考向03与生成物选择性有关的图像
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>考向04与转化率有关的图像
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答案
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答案
D
D
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B
C
A
D
D
D
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第05讲 化学反应速率与化学平衡图像
目 录
真题·命题感知
进阶·强化演练
考向01 化学反应速率图象
考向02 与投料比有关的图像
考向03 与生成物有关的选择性图像
考向04 与转化率有关的选择性图像
拔高·模拟预测
真题·命题感知
1.(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
命题情境
本题以连续基元反应M→N→Q为模型体系,通过不同温度下浓度-时间图像,考查反应速率、中间产物及催化剂选择性的综合判断。基元反应是化学反应的最基本步骤,是理解复杂反应机理的基石。在真实化学体系中,从简单的臭氧分解(O3→O2+O)到复杂的燃烧链式反应,均由多个基元反应串联而成。本题通过理想化的连续反应模型,引导学生建立“反应速率决定中间产物浓度峰值”的动态平衡思维,这正是理解催化反应机理、大气化学反应过程的基础素养。
解题方法
解答连续反应题的核心是速率比较法:温度越高,曲线斜率越陡,相同时间反应物消耗越多,由此可快速比较T₁与T₂大小。对于中间产物N的浓度变化,抓住“峰值即拐点”这一关键:峰值前v生成>v消耗,峰值后v生成<v消耗,峰值处v生成=v消耗。对于速率常数k的应用,牢记一级反应半衰期公式。催化剂选择性问题用“催化剂不改变化学平衡组成”的结论直接判断:若仅加快N→Q,N消耗更快,峰值降低。
2.(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
命题情境
本题以二氧化碳加氢制甲烷和CO的竞争反应为背景,真实反映了“双碳”目标下CO2资源化利用的前沿研究。CO2催化加氢既可生成甲烷(天然气替代品),也可生成CO(费托合成原料),如何通过催化剂和温度调控产物选择性是能源化工领域的热点问题。题目设计恒压投料、两种催化剂对比、理论平衡转化率与实际转化率对照,全面考查多重反应平衡体系的分析能力,体现了化学原理在碳中和重大需求中的应用价值。
解题方法
多重反应体系的核心分析策略:分温区处理。低温区理论平衡转化率随温度升高而下降→主导反应放热;结合400℃时CH4选择性100%→低温主导反应为Ⅰ,故ΔH1<0。高温区转化率随温度升高而升高→主导反应吸热,故ΔH2>0。
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
命题情境
本题以CO2加氢制乙烯的两步竞争反应为背景,涉及碳中和目标下的高值化学品合成。乙烯是重要的石油化工基础原料,传统上由石油裂解制得;CO2加氢制乙烯为实现非石油路线生产烯烃提供了新途径,对保障能源安全和减少碳排放具有战略意义。题目设置p1、p2、p3三种压强条件,结合实际转化率与平衡转化率的对比,综合考查温度、压强对多重反应平衡的影响以及“实际转化率未达平衡”的判断。
解题方法
解答本题的关键突破口在于理解“实际转化率”与“平衡转化率”的关系:实际转化率低于平衡转化率→反应未达平衡;两者重合→已达平衡。X点处pa实际转化率低于p2平衡转化率(p3>p2),说明X点尚未平衡,延长反应时间转化率会升高。
4.(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
命题情境
本题以KI溶液中加入I2(s)所建立的复杂平衡体系为背景,综合考查溶解平衡、络合平衡(I—+I2⇌I3—)和氧化还原平衡(I3—与OH—反应生成IO3—)的耦合分析。碘-碘离子体系是分析化学中常用氧化还原指示剂(淀粉-碘化钾试纸)的核心反应,也是海水中碘元素存在形态研究的重要模型。题目以-lgc(I2)和c(X)随pH变化的全新图像形式呈现,要求考生在多平衡耦合条件下,从守恒关系和平衡常数表达式出发进行定量推理,具有较高的思维难度。
解题方法
多平衡耦合体系的守恒法是突破的关键。A项平衡常数计算需注意:pH=7.5时,c(I2)=10—2.87,c(I3—)=0.049,利用碘元素守恒c(I—)=0.1−0.049=0.051,K=0.049/(0.051×10—2.87)=49/51×10—2.87。B项利用K·c(I2)=49/51<1判断c(I⁻)>c(I3—);pH>8.73时c(I2)减小,比值减小。C项有I2(s)存在时c(I2)恒为饱和浓度,再加I2(s)不改变浓度,平衡不移动。D项借助组合平衡常数:3×①+②得总反应,c5(I—)·c(IO3—)=K·c³(I2)·c6(OH—),有I2(s)时恒定,无固体时变化。
进阶·强化演练
考向01 化学反应速率图象
1.(2026·山东日照·一模)工业上可以通过甲烷与碳酸钙为原料,在催化剂作用下制备合成气(CO和)。
主反应:
副反应:
以为载气,将恒定组成的、混合气,以恒定流速通入反应器,其中、流速之比为2:1,测定单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图所示。下列说法错误的是
A.,积碳速率一直增加 B.,只有主反应发生,氮气的流速为
C.,的生成速率副反应大于主反应 D.之后催化剂表面被积碳完全覆盖反应停止
2.(2026·安徽·模拟预测)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①的逆反应速率,反应②的正反应速率,反应②的逆反应速率,其中k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.前,反应②平均反应速率
B.时,反应速率
C.该温度时,
D.若加催化剂,变大,不变,则的最大值增大
3.(2026·安徽合肥·一模)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.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
4.(2026·安徽·模拟预测)温度为T℃时,在恒容密闭容器中通入一定量的,发生反应:①,②,测得反应过程中各气体浓度随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.0~4.8min内的平均反应速率:
B.8.0min时反应①停止,反应②仍未达到平衡
C.图中N点,
D.图中M点,
考向02 与投料比有关的图像
1.(2026·江苏盐城·一模)一定条件下合成乙烯:6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)。已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示,下列说法不正确的是
A.生成乙烯的速率:v(M)一定小于v(N)
B.当温度高于250℃,升高温度,平衡向逆反应方向移动,催化剂的催化效率降低
C.平衡常数:KM>KN
D.若投料比n(H2):n(CO2)=3:1,则图中M点乙烯的体积分数为7.7%。
2.(2026·广东·三模)向一恒容密闭容器中加入和一定量的,发生反应:。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
A.平衡时的浓度:
B.b、c两点的正反应速率:
C.此反应在任意温度下都可自发进行
D.当容器内气体的平均相对分子质量不变时,反应达平衡状态
3.(2026·山东济南·模拟预测)向密闭容器中按物质的量比通入NO和混合气体,发生反应:,时随压强变化的曲线和时随温度变化的曲线如图所示。
已知:表示平衡体系中的物质的量分数。
下列说法错误的是
A.P点NO的转化率约为85.7%
B.O点a、b两线对应混合气体的平均摩尔质量不同
C.用物质的量分数x代替浓度来表示该反应的平衡常数:
D.若起始反应物,则曲线a、b对应的点均向下移动
4.(2026·黑龙江·模拟预测)和联合重整能减少温室气体的排放。其主要反应为:
其他条件相同时,投料比 为,不同温度下反应的结果如图。下列说法错误的是
A. ,升温更有利于反应①,反应①先达到平衡
B. 始终低于,与反应②有关
C.加压有利于增大和反应的速率,但不利于提高二者的平衡转化率
D.若不考虑其他反应,时,平衡体系中的体积分数约为
考向03 与生成物选择性有关的图像
1.(2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测)甲酸是基本有机化工原料之一,它有两种可能的分解反应:
反应I:
反应Ⅱ:
一定压强下,向密闭容器中充入一定量的HCOOH气体,平衡体系中CO或的选择性和HCOOH的转化率随温度变化曲线如图所示。
已知:CO的选择性
下列说法正确的是
A.曲线I代表H2的选择性
B.400℃时CO2的体积分数约为
C.反应Ⅰ:
D.升高温度,两个反应的正反应速率均减小,逆反应速率均增大
2.(2026·江苏省镇江·模拟预测)二氧化碳是廉价可持续的碳源,其转化为甲醇能减碳增效、推动可持续发展。其转化过程可能涉及到的反应:
ⅰ.
ⅱ.
向体积为的恒容密闭容器中分别充入、,实际转化率和平衡转化率以及的实际选择性和平衡时选择性随温度的变化如图所示。
下列说法不正确的是
已知:生成物的选择性
A.反应
B.时,反应ⅱ的平衡常数
C.其他条件不变,在通过延长反应时间最多还可增加
D.温度高于时,其他条件不变,增大压强,平衡体系中增大
3.(2026·江苏·二模)拥有中国自主知识产权的全球首套煤制乙醇工业化项目投产成功。某煤制乙醇过程表示如下:
过程a包括以下3个主要反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
相同时间内,测得乙酸甲酯转化率随温度的变化如图1所示,乙醇和乙酸乙酯的选择性[乙醇选择性]随温度的变化如图2所示。
下列说法不正确的是
A.205℃后反应Ⅲ开始发生反应
B.225∼235℃,反应Ⅰ还未达平衡状态
C.温度可影响催化剂的选择性,从而影响目标产物乙醇的选择性
D.205℃时,起始物质的量为5 mol,转化率为30%,则最终生成乙酸乙酯0.9mol
4.(2026·北京·一模)催化加氢合成能实现碳的循环利用。一定压强下,与在密闭容器中发生的主要反应如下:
Ⅰ: ;
Ⅱ: 。
反应相同时间,测得不同温度下转化率和选择性如下图实验值所示。图中平衡值表示在相同条件下达到平衡状态时转化率和选择性随温度的变化。
注:[选择性]
下列说法不正确的是
A.该测定实验体系未达到化学平衡状态
B.由图像可以分析出反应Ⅰ为放热反应,反应Ⅱ为吸热反应
C.相同温度下,选择性的实验值大于平衡值,说明反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ
D.260∼280℃,转化率平衡值随温度升高而增大,说明随温度升高反应Ⅰ平衡正向移动的程度大于反应Ⅱ平衡逆向移动的程度
考向04 与转化率有关的图像
1.(2026·湖北襄阳·模拟预测)常温下,将的混合气体以较低的恒定流速通过装有催化剂的恒容反应管,发生如下反应(忽略其他副反应): ; 。控制起始时混合气体总压,测得转化率、出口处与的关系如图所示(虚线表示该条件下的平衡转化率)。下列说法错误的是
A.为得到更多的,可适当增大混合气体中的含量
B.时,的转化率为72%
C.其他条件不变,温度越高,的平衡转化率越大
D.其他条件不变,时,延长反应时间,不变
2.(2026·重庆·模拟预测)烷烃催化裂解可以制备氢气: ,利用膜反应新技术,可以实现边反应边分离出生成的氢气。不同温度下,1.00 mol乙烷在容积为1.00 L的密闭容器中反应,氢气移出率与乙烷平衡转化率关系如图所示:(氢气移出率)。下列说法错误的是
A.相同温度时,、、依次增大
B.若,乙烷转化率为60%,则体系内碳、氢原子个数比
C.A点平衡常数,则
D.在一定温度下和压强下,向平衡体系中掺入水蒸气,乙烷的转化率增大
3.(2026·安徽滁州·模拟预测)向容积为2 L的刚性密闭容器中充入2 mol NO和1 mol CO,发生反应: ,在恒温或绝热条件下分别测得NO转化率随时间(t)的变化如图所示。已知:;(、为速率常数)。下列说法不正确的是
A.
B.反应开始至Y点,生成的平均速率为
C.Y点处,
D.Z点时,再投入一定量的NO,平衡正向移动,体积分数增大
4.(2026·河南南阳·三模)一定条件下,在一定容积的密闭容器中,使用CuCl2作催化剂,制取Cl2时发生反应 ⇌2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-116 kJ·mol-1,在某条件(L)一定时,HCl的平衡转化率分别随另一条件(X)和进料比 的变化关系如图所示,其中L(L1、L2、L3)、X分别代表压强或温度。
下列说法正确的是
A.X代表的物理量是温度
B.L1、L2、L3的关系为
C.实际生产中,其他条件一定时,进料比越小越好
D.若 HCl的初始浓度为 M点的平衡常数K=
拔高·模拟预测
1.(2026·广西柳州·模拟预测)乙醇-水蒸气制过程中的主要反应(忽略其他副反应)如下:
①
②
101kPa时,的平衡产率(Y)与温度、起始时水醇比[]的关系如图所示,图中同一条曲线上的平衡产率相同。下列说法错误的是
A.的平衡产率:曲线a>曲线b
B.反应②的正反应活化能大于逆反应活化能
C.Q、P两点反应①的平衡常数:
D.的平衡转化率由M点转化为a上任意一点时,要降低水醇比
2.(2026·山东威海·二模)时,在体积为 的恒容密闭容器中充入和,发生反应 ,体系总压强( )与时间()的关系如图中曲线①所示(平衡时温度恢复至)。曲线②为只改变某一反应条件时的变化曲线。下列说法错误的是
A.:
B.下该反应的平衡常数
C.曲线②改变的反应条件可能为使用催化剂
D.其他条件不变,若初始充入和,将减小
3.(2026·湖南岳阳·三模)苯催化加氢制备环己烷的原理如下: 向密闭反应器中按方程式的计量数之比投料合成环己烷,固定苯的平衡转化率分别为0.4、0.5、0.6,探究温度、压强的关系如图所示。已知:平衡体系中,用各组分的物质的量分数(x)计算的平衡常数叫做物质的量分数平衡常数()。
下列叙述正确的是
A.曲线Ⅰ代表苯的平衡转化率为0.4 B.反应热
C. D.
4.(2026·山东潍坊·三模)脂肪酸再生生物柴油反应: ,反应起始时,脂肪酸与甲醇按物质的量比1∶1.8投料,在催化剂下,测得、温度下脂肪酸转化率()随时间(t)的变化关系如图。反应速率。
下列说法错误的是
A.化学平衡常数:
B.N点的反应速率小于M点的反应速率
C.温度下增加催化剂用量和接触面积,时脂肪酸转化率应高于A点所示的值
D.B、C两点反应速率常数存在:
5.(2026·广东佛山·二模)恒容密闭容器中足量焦炭和适量水蒸气发生下列反应:① ,② ,平衡后含碳气体浓度随水碳比变化如图,含水量增加会降低反应温度。下列说法正确的是
A.曲线a代表c(CO2)随水碳比的变化
B.平衡后缩小容器体积,反应②平衡不移动
C.平衡前反应②生成CO2的速率均大于反应①生成CO的速率
D.反应①生成CO的量与反应②消耗CO的量相等的瞬间,两个反应均达到平衡
6.(2026·江西新余·模拟预测)在催化剂作用下,向容积为1 L的容器中加入1 mol X和3 mol Y,发生反应,平衡时和反应10 min时X的转化率α(X)随温度的变化分别如图中曲线Ⅰ、Ⅱ所示。下列说法正确的是
A.反应 ΔH<0
B.随着温度升高,bc段速率减慢的原因可能是温度过高、催化剂活性降低
C.如果开始加入2 mol X和6 mol Y反应,其他条件不变,400℃时平衡转化率是60%
D.400℃时,该反应的平衡常数是1.1
7.(2026·河南新乡·模拟预测)以、为原料合成涉及的主要反应如下:
①
②
不同压强下,的平衡转化率()、的选择性()随温度变化如图所示。已知:。下列分析不正确的是
A.曲线b表示的选择性()随温度变化
B.温度介于时,体系主要发生反应②
C.,任意温度时,压缩体积,的转化率增大
D.初始、 ,只发生反应①和②,平衡后,则生成的水为0.3 mol
8.(2026·陕西榆林·模拟预测)直接氧化制备氯气发生反应: 。下图为容积一定的容器中,进料浓度比分别等于1、4、7时平衡转化率随温度变化的关系。下列分析正确的是
A.代表进料浓度比的是曲线①
B.当,时,的平衡转化率为80%
C.平衡常数小于
D.当,加入催化剂,可提高的平衡产率
9.(2026·贵州黔西南·一模)一定条件下,将和按物质的量之比充入反应容器,发生反应:。其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(、)下随温度变化的曲线如图所示。
下列说法错误的是
A.
B.其他条件不变,温度升高,该反应的反应限度减小
C.时,该反应的化学平衡常数的数值
D.、条件下,的平衡转化率为40%
10.(2026·山西忻州·模拟预测)氧化环己烷的过程为:(环己酮)。
图1为环己烷平衡转化率与温度、用量的关系曲线,图2为某温度下氧化产物中环己醇、环己酮百分含量及环己烷转化率随时间的关系曲线。下列说法正确的是
A.总反应
B.与环己烷物质的量比越大,的平衡转化率越高
C.图2中C、F两点处环己烷的消耗速率
D.图2中X、Y两点处,
11.(2026·山东青岛·一模)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)ΔH<0,恒容密闭容器中按不同的投料比充入SO2(g)和Cl2(g),测定某温度下体系达平衡时的Δp,结果如图。已知:Δp=p0-pt,p0=240 kPa为体系初始压强;pt为体系平衡压强。
下列说法错误的是
A.图甲能准确表示该温度下Δp随进料比变化的曲线是④
B.图甲中,该温度下产物SO2Cl2平衡时物质的量分数的最大值约为43%
C.图乙中温度关系为T3>T2>T1
D.图乙T1温度下,平衡常数Kp=0.06 -1
12.(2026·山东东营·三模)在一定温度下,CuCl2在液态有机相中存在以下配合反应:
改变有机相中Cl-的浓度,测得溶液中含铜微粒分布系数与Cl-的平衡浓度关系如图。
下列说法错误的是
A.c曲线对应的含铜微粒是CuCl2
B.反应的平衡常数
C.X点对应的c(Cl-)约为0.67 mol·L-1
D.向上述溶液中继续加入有机溶剂进行稀释,则减小
13.(2026·广西桂林·二模)某温度下,由两种气体X和Y反应可制备气体W,涉及的反应如下:
Ⅰ. Ⅱ.
向恒容密闭容器中充入a molX和1 molY,平衡时容器中X、Z、W的摩尔分数随X的初投料a的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.曲线②代表Z B.从投料到平衡容器内压强始终保持不变
C.P点时,W的摩尔分数为0.74 D.Q点时,向容器中充入氦气,Z的物质的量浓度减小
14.(2026·山东临沂·二模)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为①;②。向恒容密闭容器中充入2 molCO2和3 molH2,平衡时所有含碳物种的摩尔分数随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.Ⅰ线表示CH4的变化情况
B.温度时,H2的平衡转化率为50%
C.温度时,反应②的平衡常数K=1
D.温度时,向容器中加入少量Ⅱ线所示物种,重新达平衡时,p(CO)不变
15.(2026·江西·模拟预测)已知和结合形成两种配离子和,常温下,在的氨水和的混合溶液中,和的浓度对数(实线)、含银微粒的分布系数(虚线)与溶液的关系如图所示(溶液中以计)。已知:
下列说法错误的是
A.,
B.,
C.图中a点对应的
D.当时,体系中
16.(2026·山东淄博·二模)生物质炭与H2O(g)生产合成气(H2、CO、CO2、CH4),涉及的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
在气流床中,控制,采用N2载气,以一定的流速通入H2O(g)。反应相同时间,测得出口气体中H2、CO、CO2、CH4的摩尔分数随气流床温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.1000℃反应相同时间时,
B.1200℃条件下,体系已达平衡
C.曲线X表示CO的摩尔分数随温度的变化
D.其他条件不变,1300℃时,加压有利于提高平衡时H2的摩尔分数
17.(2026·广东汕头·二模)常温下,向恒容密闭容器中充入等物质的量的和,发生如下反应:①;②。体系中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.时间内,反应①生成的Z全部转化为W
C.时体系处于平衡状态,一定等于
D.时,若升高温度,反应②的平衡常数一定升高
18.(2026·安徽滁州·二模)铜(Ⅰ)、乙腈(简写为L)的某水溶液体系中含铜物种的分布曲线如图。纵坐标为含铜物种占总铜的物质的量分数,总铜浓度为。下列描述错误的是
A.当时,
B.中n从0增加到2,结合L的能力随之减小
C.的反应
D.若时,
19.(2026·辽宁沈阳·二模)CuCl2溶液中存在氯化配合反应: ,已知常温下K值依次减小,改变1.0×10-4 mol/L CuCl2溶液中Cl-的起始浓度,测得含铜元素微粒分布系数δ与Cl-平衡浓度的关系如图所示。下列说法正确的是
A.曲线c表示[CuCl]+的物种分布系数 B.Q点Cu2+转化率为43%
C.P点溶液中c(Cl-)=0.75 mol/L D.Cu2++2ClCuCl2 K≈0.77
20.(2026·湖北·二模)Cu2+与Cl-可结合生成多种络合物,在水溶液中存在如下平衡 ,向某浓度的CuCl2溶液中通入氯化氢,实验测得溶液中各含铜粒子的分布分数(平衡时某粒子的浓度占各粒子浓度之和的分数)与c(Cl-)的关系如图所示。
下列说法错误的是
A.曲线②代表CuCl+的分布分数随c(Cl-)的变化
B.当c(Cl-)=9 mol·L-1时,c(CuCl2)>c(CuCl+)>c()
C.在c(Cl-)=1 mol·L-1的氯化铜溶液中,滴入AgNO3溶液,会发生反应CuCl++Ag+=Cu2++AgCl↓
D.P点时,
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