摘要:
**基本信息**
聚焦化学反应速率与化学平衡图像,通过基础、重难、真题三级演练,系统覆盖6类图像类型,以题载理构建从单一因素到多因素的分析逻辑,培养科学思维的证据推理与模型认知能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|模拟·基础演练|6考向18题|含速率-时间、浓度-时间等基础图像,结合催化剂/温度/压强影响|从单一变量图像到平衡移动原理初步应用,构建“图像识别-因素分析”基础逻辑|
|重难·创新演练|10题|多反应体系、产率/选择性综合图像,涉及平衡常数与转化率计算|整合多反应竞争、条件优化,深化“变量控制-平衡移动-数据解读”综合逻辑|
|真题·实战演练|5题|高考真题及模拟题,涵盖恒容/恒压、绝热体系等复杂情境|对接高考命题趋势,强化真实情境中“图像-原理-计算”的科学探究能力|
内容正文:
第05讲 化学反应速率与化学平衡图像(专项训练)
目 录
模拟·基础演练
考向01 考查速率-时间图像
考向02 考查浓度或物质的的量-时间图像
考向03 考查速率—压强(或温度)图像
考向04 考查与转化率有关的图象分析
考向05 考查与物质百分含量有关的图象分析
考向06 考查产物的物质的量与温度、压强的图象分析
重难·创新演练
真题·实战演练
模拟·基础演练
考向01 考查速率-时间图像
1.【催化剂对化学反应速率的影响、温度对化学平衡移动的影响、压强对化学平衡移动的影响】反应3A(g)⇌2B(g)+C(g)(ΔH<0)的反应速率随时间变化如下图所示,在tl、t2、t3时刻都只有一种因素发生改变。下列判断正确的是
A.t6~t7阶段,C的百分含量最大 B.t2~t3阶段,A的转化率最小
C.t3时,改变因素一定是使用了催化剂 D.t5时,改变因素一定是升高了温度
2.【催化剂对化学反应速率的影响、温度对化学平衡移动的影响、压强对化学平衡移动的影响】根据相应的图像,下列相关说法正确的是
甲
乙
丙
丁
A.图甲所示,时改变的条件一定是加入了正催化剂
B.图乙所示,若,则
C.图丙所示,平衡时C的百分含量比低
D.图丁所示,该反应中C一定是气体
3.【催化剂对化学反应速率的影响、温度对化学平衡移动的影响、压强对化学平衡移动的影响】以下图像和叙述错误的是
A.图甲:该图像表示的反应方程式为,内平均反应速率
B.图乙:某温度下发生反应:,时刻改变的条件可以是加入催化剂
C.图丙:对图中反应升高温度,该反应平衡常数增大
D.图丁:对于反应:,,
考向02 考查浓度或物质的的量-时间图像
4.【化学反应速率与化学平衡的综合应用】向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图甲所示[阶段c(B)未画出]。图乙为改变条件平衡体系中化学反应速率随时间变化的情况,、、、时刻均改变一种条件,且改变的条件均不同。已知时刻为使用催化剂。下列说法正确的是
A.B的起始物质的量为0.04 mol
B.若s,生成物B在段的化学反应速率为
C.时刻改变的条件可能为降温
D.时刻改变的条件可能为充入0.1 mol B
5.【化学平衡的有关计算】(25-26高二上·北京·期中)一定温度下,向恒容密闭容器中充入和,发生反应,测得气体的物质的量浓度随时间的变化如图。下列说法错误的是
A.
B.时,改变的条件可能是向容器中通入惰性气体
C.
D.反应至时,反应速率:
6.【与物质百分含量变化有关图像的分析】(25-26高二上·北京·阶段检测)可逆反应,反应过程中其它条件不变时C的百分含量C%与温度(T)和压强(P)的关系如图所示,下列叙述中正确的是
A.达到平衡后,使用催化剂,C%将增大
B.达到平衡后,若升高温度、化学平衡向逆反应方向移动
C.方程式中
D.达到平衡后,增加A的量有利于化学平衡向正反应方向移动
考向03 考查速率—压强(或温度)图像
7.【催化剂对化学反应速率的影响、温度对化学平衡移动的影响、与物质百分含量变化有关图像的分析】已知反应 ,在恒压、起始物质的量之比的条件下,反应达到平衡时各组分的物质的量分数随温度的变化曲线如图所示。在实际反应过程中还可能生成、、等副产物。下列说法正确的是
A.
B.曲线d表示的是平衡时的物质的量分数的变化
C.在实际反应中达到平衡时,
D.改用选择性更好的催化剂能提高平衡时的产率
8.【化学反应速率与化学平衡的综合应用】催化处理除尘后煤烟(主要成分为CO、)的主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
将一定比例的除尘后煤烟置于密闭容器中发生反应,10 min时COS的实际产率、COS的平衡产率及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.m点反应速率:(正)(逆)
C.正反应的活化能:反应Ⅰ>反应Ⅱ
D.500K~1000K时,浓度变化对反应Ⅰ平衡产率的影响小于温度变化对其的影响
9.【化学反应速率与化学平衡的综合应用】(24-25高二上·北京·阶段检测)焦炭催化还原二氧化硫的化学方程式为。一定压强下,向1 L密闭容器中充入足量的焦炭和1 mol 发生反应,测得的生成速率与的生成速率随温度变化的关系如图所示,下列说法正确的是
A.该反应的
B.C点时达到平衡状态
C.增加C的量能够增大的转化率
D.时增大压强,能增大活化分子百分数
考向04 考查与转化率有关的图象分析
10.【温度对化学平衡移动的影响、转化率的计算、与转化率变化有关图像的分析】(2026·北京昌平·二模)用DMO(结构简式为)与合成乙二醇,涉及到的相关反应如下。
反应ⅰ:
反应ⅱ:
反应ⅲ:
在催化剂存在,压强、流速、均固定的条件下,反应相同时间,在出口处检测得到的DMO的实际转化率及MG、乙二醇、乙醇的选择性随温度的变化曲线如下图,曲线Ⅱ为乙二醇的选择性。
已知:某物质(X)的选择性
下列说法不正确的是
A.曲线I为DMO的实际转化率,曲线Ⅲ为乙醇的选择性
B.N点反应未达平衡,延长原料与催化剂的接触时间可能提高DMO的转化率
C.483 K之后,升高温度,反应ⅱ逆向移动,乙二醇的选择性下降
D.483 K时,出口处
11.【与转化率变化有关图像的分析】(2026·北京西城·一模)将物质的量之比为的和混合气以一定流速通过反应器合成,其他条件一定,测得流出气体中的体积分数随温度、流速的变化如图1、图2。
已知:流速是指单位时间流过反应器的和混合气的总物质的量。
下列说法不正确的是
A.根据图1和图2,选择催化剂a更合适
B.其他条件相同时,继续升高温度,图1中两条曲线在500℃后可能部分重合
C.用催化剂b,450℃后的体积分数下降,原因是升温合成氨反应逆向移动
D.用催化剂a,单位时间的产量:流速流速
12.【与转化率变化有关图像的分析】(25-26高三上·北京·阶段检测)催化CO还原处理烟气中的转化为液态S,部分物质转化关系如图1所示。在容积可变的密闭容器中充入一定量的CO和,在不同压强下,反应达到平衡时,的平衡转化率随温度的变化如图2所示。
下列说法不正确的是
A.W为CO,M为
B.②中每生成1 mol Z,③中有生成
C.升高温度,与CO反应的平衡常数减小
D.
考向05 考查与物质百分含量有关的图象分析
13.【与物质百分含量变化有关图像的分析】(2025·北京·模拟预测)一碘甲烷(CH3I)是一种重要的有机物,可分解为和HI,已知在CH3I分解的体系中存在如下三个反应
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
现向1L的密闭容器中投入1 mol的,测得平衡时C2H4、C4H8、HI的物质的量分数随反应温度的变化如图所示。下列说法错误的是
A.曲线1、2分别表示HI、C4H8随温度的变化趋势
B.温度小于800 K时,三个反应中主要以反应Ⅲ为主
C.若715 K时,CH3I转化率为,则C2H4的物质的量为
D.800 K时,使用活性更强的催化剂,可以提高曲线1、2对应物质的物质的量分数
14.【与物质百分含量变化有关图像的分析】(2025·北京海淀·三模)二氧化碳与氢气催化合成乙烯具有重要的意义。将和按物质的量之比加入密闭容器中,压强为0.1MPa,反应达到平衡状态时,各组分的物质的量分数(x)随温度T的变化如下图所示。
已知:①
②
③
下列说法不正确的是
A.与合成反应的热化学方程式:
B.图中b、d分别表示、的变化曲线
C.与合成反应的
D.570K、0.2MPa反应达到平衡状态时,M点可能表示
15.【与物质百分含量变化有关图像的分析】(2024·北京西城·二模)二氧化碳与氢气催化合成乙烯具有重要的意义。将和按物质的量之比加入的密闭容器中,压强为,反应达到平衡状态时,各组分的物质的量分数x随温度T的变化如下图所示。
已知:
下列说法不正确的是
A.与合成反应的热化学方程式:
B.图中分别表示的变化曲线
C.反应达到平衡状态时,点显示的可能是的物质的量分数
D.与合成反应的
考向06 考查产物的物质的量与温度、压强的图象分析
16.【产物的物质的量与温度、压强的图像关系分析】(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
17.【产物的物质的量与温度、压强的图像关系分析】(2023·北京·二模)工业上可用“氨催化氧化法”生产NO,以氨气、氧气为原料,在Pt-Rh合金催化剂存在下生成NO和副产物N2,两个竞争反应化学方程式如下:
Ⅰ.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)
Ⅱ.4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)
现将1molNH3、1.45molO2充入1L恒容密闭容器中,在上述催化剂作用下反应,相同时间内有关生成物物质的量随温度变化曲线如图所示:
已知:有效转化率=×100%
下列说法不正确的是
A.400℃时,主要发生反应Ⅱ
B.由图分析工业上用氨催化氧化制备HNO3,最佳温度约为840℃
C.520℃时,NH3的有效转化率约为66.7%
D.840℃后,NO的物质的量下降,可能是反应I平衡逆向移动所致
18.【产物的物质的量与温度、压强的图像关系分析】温度为T0时,在容积固定的容器中发生反应,各物质的浓度随时间变化的关系如图a所示.其他条件相同,温度分别为T1、T2时发生反应,Z的浓度随时间变化的关系如图b所示。
图a图b
下列叙述正确的是
A.该反应的正反应是放热反应
B.T0时,该反应的平衡常数为1/3
C.图a中反应达到平衡时,Y的转化率为37.5%
D.反应时各物质的反应速率关系为:2v(X)=2v(Y)=v(Z)
重难·创新演练
1.【化学平衡图像、温度对化学平衡移动的影响、压强对化学平衡移动的影响】(2026·北京东城·二模)甲醇羰基化生产乙酸涉及的反应为
反应
反应Ⅱ:
在不同温度下,向恒压密闭容器中通入 和 ,反应相同时间 (无其他反应),乙酸在所有有机产物中的物质的量分数[δ(乙酸)]随反应物的物质的量之比 的变化如下图所示。
下列说法不正确的是
A.为提高原料甲醇的平衡转化率,可以采取降低温度、增大压强等措施
B.由图可知, 代表
C. 时, (乙酸, ) (乙酸, ),原因是温度对反应 平衡的影响程度大于对反应 Ⅱ 的
D.若起始投料为 和 ,则容器中存在关系:
2.【与转化率变化有关图像的分析】(2026·北京昌平·一模)在容积可变的密闭容器中,发生反应。起始时NO和的物质的量之比为。在不同压强下反应达到平衡时,测得NO转化率随温度的变化如下图。
下列说法不正确的是
A.压强: B.化学平衡常数:y点点
C.x点的物质的量分数为50% D.达到平衡所用的时间:y点点
3.【结合反应热图像与化学平衡的综合考查】(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
4.【化学平衡图像】(25-26高三下·北京·阶段检测)二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为:
①
②
225℃、下,将一定比例、混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及、、位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、和的体积分数如图所示。下列说法正确的是
A.处与处反应①的平衡常数K相等
B.反应②的焓变
C.处的的体积分数大于处
D.混合气从起始到通过处,的生成速率小于的生成速率
5.【化学平衡图像】氯化氢直接氧化法制氯气的反应是。刚性容器中,进料浓度比分别等于1:1、4:1、7:1时,平衡转化率随温度变化的关系如图所示。下列说法不正确的是
A.
B.增加反应的压强和及时分离出氯气都可以提高氯化氢的转化率
C.当进料比过低时,的转化率较低,且不利于分离和
D.若的初始浓度为,进料比为1:1时,
6.【与物质百分含量变化有关图像的分析】将气体和按体积之比导入管式反应器(如图1)热解制,高于T℃下发生如下两个反应(反应过程用稀释):
Ⅰ:
Ⅱ:
在常压下反应相同时间后,不同温度下测得气体、及体积分数随温度的变化(如图2)。下列说法错误的是
A.高于T℃,该体系总反应为:
B.曲线b表示的体积分数随温度的变化
C.1000℃时,反应的活化能:反应Ⅰ<反应Ⅱ
D.在1000℃、常压下,通入的体积分数保持不变,提高投料比,的转化率减小
7.【化学平衡图像、转化率的计算、化学平衡题中基于图表数据的相关计算】(2024·北京·三模)CH4和CO2联合重整能减少温室气体的排放。其主要反应为:
①
②
其他条件相同时,投料比为,不同温度下反应的结果如图。
下列说法不正确的是
A.由图中信息无法判断反应①、②哪个先达到平衡
B.始终低于1.0,与反应②有关
C.加压有利于增大CH4和CO2反应的速率但不利于提高二者的平衡转化率
D.若不考虑其他副反应,体系中存在:
8.【化学平衡图像、压强对化学平衡移动的影响】(2024·北京大兴·三模)制备的方程式为,同时还有其他副反应发生。当反应体系的压强为时,分别改变进料比和反应温度,二者对产率影响如图所示。下列说法不正确的是
A.增加压强有利于提高的产率
B.制备的反应为放热反应
C.增加的用量,的产率一定会增加
D.温度为,平衡常数:
9.【化学平衡图像】(2024·北京通州·一模)以煤和水蒸气为原料制备合成气(CO、、)的体系发生的主要反应为:
①
②
③
在一定压强反应达平衡时气体组成随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.高温利于反应③逆向进行
B.由不同温度下反应的结果变化可知,
C.欲制得甲烷含量高的高热值燃气应在低温下进行
D.向制备合成气体系中加入一定量CaO更有利于增大的体积分数
10.【化学平衡图像、温度对化学平衡移动的影响】(2024·北京门头沟·一模)我国科学家研发的“液态阳光”计划是:通过太阳能发电电解水制氢,再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢制备甲醇。
主反应:
副反应:
将和按物质的量比混合,以固定流速通过盛放催化剂的反应器,在相同时间内,不同温度下的实验数据如图所示。下列说法不正确的是
已知:
A.由图可知,催化剂活性最好的温度大约在
B.升温到,主反应的反应速率受温度影响更大
C.为了提高的平衡转化率和的平衡产率,可以选择低温、高压条件
D.温度由升到的实验产率降低的原因可能是:温度升高,主反应逆移程度大于副反应正移程度
真题·实战演练
1.【外界条件对化学平衡影响的图像】(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
2.【化学平衡图像、温度对化学平衡移动的影响】(2024·湖南·高考真题)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的和,发生如下反应:
主反应:
副反应:
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随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示,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.,
D.L、M、N三点的平衡常数:
3.【化学平衡图像】(2024·江苏·高考真题)二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为:
①
②
、下,将一定比例、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
C.L9处的的体积分数大于L5处
D.混合气从起始到通过L1处,CO的生成速率小于的生成速率
4.【化学平衡图像】(2023·浙江·高考真题)一定条件下,苯基丙炔()可与发生催化加成,反应如下:
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知:反应I、Ⅲ为放热反应),下列说法不正确的是
A.反应焓变:反应I>反应Ⅱ
B.反应活化能:反应I<反应Ⅱ
C.增加浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物I的比例
D.选择相对较短的反应时间,及时分离可获得高产率的产物Ⅰ
5.【化学平衡常数的计算、与物质百分含量变化有关图像的分析】(2023·重庆·高考真题)逆水煤气变换体系中存在以下两个反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒容条件下,按投料比进行反应,平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A.反应Ⅰ的,反应Ⅱ的
B.点反应Ⅰ的平衡常数
C.点的压强是的3倍
D.若按投料,则曲线之间交点位置不变
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第05讲 化学反应速率与化学平衡图像(专项训练)
目 录
模拟·基础演练
考向01 考查速率-时间图像
考向02 考查浓度或物质的的量-时间图像
考向03 考查速率—压强(或温度)图像
考向04 考查与转化率有关的图象分析
考向05 考查与物质百分含量有关的图象分析
考向06 考查产物的物质的量与温度、压强的图象分析
重难·创新演练
真题·实战演练
模拟·基础演练
考向01 考查速率-时间图像
1.【催化剂对化学反应速率的影响、温度对化学平衡移动的影响、压强对化学平衡移动的影响】反应3A(g)⇌2B(g)+C(g)(ΔH<0)的反应速率随时间变化如下图所示,在tl、t2、t3时刻都只有一种因素发生改变。下列判断正确的是
A.t6~t7阶段,C的百分含量最大 B.t2~t3阶段,A的转化率最小
C.t3时,改变因素一定是使用了催化剂 D.t5时,改变因素一定是升高了温度
【答案】D
【详解】A.平衡逆向移动会消耗产物C,之后平衡多次逆向移动,阶段C的百分含量是所有阶段里最小的,而非最大,A错误;
B.A的转化率随平衡逆向移动不断降低,之后又发生了一次平衡逆向移动,因此阶段A的转化率最小,B错误;
C.的改变因素除了催化剂,还可以是增大压强,并非“一定是使用催化剂”,C错误;
D.时刻:,且正逆速率都增大,平衡再次逆向移动,该反应是气体体积相等的放热反应,增大压强平衡不移动,则时,改变因素一定是升高了温度,D正确;
故选D。
2.【催化剂对化学反应速率的影响、温度对化学平衡移动的影响、压强对化学平衡移动的影响】根据相应的图像,下列相关说法正确的是
甲
乙
丙
丁
A.图甲所示,时改变的条件一定是加入了正催化剂
B.图乙所示,若,则
C.图丙所示,平衡时C的百分含量比低
D.图丁所示,该反应中C一定是气体
【答案】D
【详解】A.图甲所示,t0以后,反应的正逆反应速率均增大,且仍然相等,反应平衡不变,则当时,改变的条件既可能是增大压强(缩小体积),也可能是加入了催化剂,A错误;
B.若,增大压强时G的体积分数增大,可知增大压强平衡逆向移动,则,B错误;
C.后升高温度,A%增大、C%减小,可知升高温度平衡逆向移动,正反应为放热反应,则平衡时C的百分含量比高,故C错误;
D.加压时正逆反应速率均增大,且正反应速率大于逆反应速率,平衡正向移动,该反应为气体总物质的量减小的反应,则A、B、C为气体,D为固体或液体,故D正确;
故本题答案选D。
3.【催化剂对化学反应速率的影响、温度对化学平衡移动的影响、压强对化学平衡移动的影响】以下图像和叙述错误的是
A.图甲:该图像表示的反应方程式为,内平均反应速率
B.图乙:某温度下发生反应:,时刻改变的条件可以是加入催化剂
C.图丙:对图中反应升高温度,该反应平衡常数增大
D.图丁:对于反应:,,
【答案】A
【详解】A.图甲中,反应方程式为正确,但题干未给出容器体积,无法计算C的浓度变化,不能得到,A错误;
B.为气体分子数不变的反应,时刻正逆反应速率同等程度增大、平衡不移动,改变的条件可以是加入催化剂,B正确;
C.图丙中升高温度,增大幅度大于,平衡正向移动,说明正反应为吸热反应,升高温度平衡常数增大,C正确;
D.根据“先拐先平数值大”,对比和曲线,可得,温度越高越小,说明升高温度平衡逆向移动,正反应放热即;对比和曲线,可得,压强越大越大,说明增大压强平衡正向移动,正反应气体分子数减小,故,D正确;
故答案选A。
考向02 考查浓度或物质的的量-时间图像
4.【化学反应速率与化学平衡的综合应用】向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图甲所示[阶段c(B)未画出]。图乙为改变条件平衡体系中化学反应速率随时间变化的情况,、、、时刻均改变一种条件,且改变的条件均不同。已知时刻为使用催化剂。下列说法正确的是
A.B的起始物质的量为0.04 mol
B.若s,生成物B在段的化学反应速率为
C.时刻改变的条件可能为降温
D.时刻改变的条件可能为充入0.1 mol B
【答案】A
【详解】A.由分析可知,初始的B的浓度为,容器的体积为,B的初始物质的量为,A正确;
B.由分析可知,至阶段,B的浓度变化应为,因此B的化学反应速率为,B错误;
C.由分析可知,时刻的改变条件为减小压强,C错误;
D.时刻改变条件后,正逆反应速率均瞬间增大,若充入B,逆反应速率会瞬间增大,但是正反应速率不会瞬间增大,与图中速率变化特征不符,D错误;
故选A。
5.【化学平衡的有关计算】(25-26高二上·北京·期中)一定温度下,向恒容密闭容器中充入和,发生反应,测得气体的物质的量浓度随时间的变化如图。下列说法错误的是
A.
B.时,改变的条件可能是向容器中通入惰性气体
C.
D.反应至时,反应速率:
【答案】B
【详解】A.0~2 min内,,,,反应速率之比等于化学计量数之比,,解得,A正确;
B.恒容密闭容器中通入惰性气体,参与反应的各气体浓度不变,反应速率不变,与图像中2 min后反应速率明显加快矛盾,B错误;
C.0~2 min内,2~4 min内,故,C正确;
D.3 min时,、浓度仍在降低,浓度仍在升高,反应正向进行,故,D正确;
故答案选B。
6.【与物质百分含量变化有关图像的分析】(25-26高二上·北京·阶段检测)可逆反应,反应过程中其它条件不变时C的百分含量C%与温度(T)和压强(P)的关系如图所示,下列叙述中正确的是
A.达到平衡后,使用催化剂,C%将增大
B.达到平衡后,若升高温度、化学平衡向逆反应方向移动
C.方程式中
D.达到平衡后,增加A的量有利于化学平衡向正反应方向移动
【答案】B
【详解】A.催化剂只能同等程度改变正、逆反应速率,不会使化学平衡发生移动,C%保持不变,A错误;
B.根据温度-时间图像的“先拐先平,温度高”原则,可知,温度越高平衡时C%越小,说明升高温度化学平衡向逆反应方向移动,B正确;
C.根据压强-时间图像的“先拐先平,压强大”原则,可知,压强越大平衡时C%越小,说明增大压强平衡向逆反应方向移动,逆反应为气体总物质的量减小的方向,故,C错误;
D.A为固体,固体的浓度视为常数,增加A的量不会改变反应物浓度,平衡不移动,D错误;
故选B。
考向03 考查速率—压强(或温度)图像
7.【催化剂对化学反应速率的影响、温度对化学平衡移动的影响、与物质百分含量变化有关图像的分析】已知反应 ,在恒压、起始物质的量之比的条件下,反应达到平衡时各组分的物质的量分数随温度的变化曲线如图所示。在实际反应过程中还可能生成、、等副产物。下列说法正确的是
A.
B.曲线d表示的是平衡时的物质的量分数的变化
C.在实际反应中达到平衡时,
D.改用选择性更好的催化剂能提高平衡时的产率
【答案】C
【详解】A.随温度升高,反应物、的平衡物质的量分数升高,生成物、的平衡物质的量分数降低,说明升温平衡逆向移动,正反应为放热反应,,A错误;
B.与的起始投料比为,等于二者的化学计量数之比,由图中曲线的起点坐标可知,c和a所表示的物质的物质的量分数之比等于,则曲线a代表,曲线c代表,相同条件下,生成的量大于生成的量,故曲线b代表,曲线d代表,B错误;
C.若无副反应,主反应生成的;但实际反应中部分和用于生成、等副产物,生成的的量会比主反应的计量比关系更多,因此平衡时,C正确;
D.催化剂只能改变反应速率、缩短达到平衡的时间,不影响化学平衡状态,因此无法提高平衡时的产率,选择性好的催化剂仅能加快主反应速率、抑制副反应,提高单位时间内的目标产物产率,不能改变平衡产率,D错误;
故选C。
8.【化学反应速率与化学平衡的综合应用】催化处理除尘后煤烟(主要成分为CO、)的主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
将一定比例的除尘后煤烟置于密闭容器中发生反应,10 min时COS的实际产率、COS的平衡产率及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.m点反应速率:(正)(逆)
C.正反应的活化能:反应Ⅰ>反应Ⅱ
D.500K~1000K时,浓度变化对反应Ⅰ平衡产率的影响小于温度变化对其的影响
【答案】C
【详解】A.由图可知,升高温度,COS的平衡产率降低,说明反应Ⅱ平衡逆向移动,因此反应Ⅱ为放热反应,ΔH2<0,A错误;
B.m点时COS的实际产率低于相同温度下的平衡产率,反应Ⅱ仍正向进行,故v(正)>v(逆),B错误;
C.低温时,10 min时COS的实际产率已经接近相同温度下COS的平衡产率,说明反应Ⅱ在10 min内已经进行的很充分,在相同时间内,如果反应Ⅰ比反应Ⅱ快,会大量消耗反应物,COS的实际产率会明显偏离COS的平衡产率,与图像不符,即反应Ⅰ更慢,反应Ⅰ的活化能大于反应Ⅱ,C正确;
D.反应Ⅰ为放热反应,单独升温会使其平衡逆向移动;但图中S2的平衡产率随温度升高而增大,说明反应Ⅱ逆向移动引起的SO2、CO浓度增大对反应Ⅰ的促进作用超过温度升高的直接影响,D错误;
故答案为C。
9.【化学反应速率与化学平衡的综合应用】(24-25高二上·北京·阶段检测)焦炭催化还原二氧化硫的化学方程式为。一定压强下,向1 L密闭容器中充入足量的焦炭和1 mol 发生反应,测得的生成速率与的生成速率随温度变化的关系如图所示,下列说法正确的是
A.该反应的
B.C点时达到平衡状态
C.增加C的量能够增大的转化率
D.时增大压强,能增大活化分子百分数
【答案】B
【详解】A.温度高于C点后,升高温度,生成速率与生成速率之比大于2:1,说明逆反应速率大于正反应速率,平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,因此正反应,A错误;
B.平衡状态下,不同物质的正逆反应速率之比等于化学计量数之比,的生成速率(逆反应速率)与的生成速率(正反应速率)之比应为2:1,C点符合该比例,达到平衡,B正确;
C.为固体,改变固体的量不影响平衡移动,因此不能增大的转化率,C错误;
D.增大压强,仅会增大单位体积内的活化分子数,活化分子百分数(由温度、催化剂决定)不变,D错误;
故选B。
考向04 考查与转化率有关的图象分析
10.【温度对化学平衡移动的影响、转化率的计算、与转化率变化有关图像的分析】(2026·北京昌平·二模)用DMO(结构简式为)与合成乙二醇,涉及到的相关反应如下。
反应ⅰ:
反应ⅱ:
反应ⅲ:
在催化剂存在,压强、流速、均固定的条件下,反应相同时间,在出口处检测得到的DMO的实际转化率及MG、乙二醇、乙醇的选择性随温度的变化曲线如下图,曲线Ⅱ为乙二醇的选择性。
已知:某物质(X)的选择性
下列说法不正确的是
A.曲线I为DMO的实际转化率,曲线Ⅲ为乙醇的选择性
B.N点反应未达平衡,延长原料与催化剂的接触时间可能提高DMO的转化率
C.483 K之后,升高温度,反应ⅱ逆向移动,乙二醇的选择性下降
D.483 K时,出口处
【答案】C
【详解】A.温度升高反应速率加快,相同时间内DMO转化率随温度升高而增大,最终接近100%,故曲线I为DMO转化率;MG是中间产物,低温下含量高、高温下被完全反应,对应曲线Ⅳ,乙醇是最终产物,温度越高生成量越多,对应曲线Ⅲ,A正确;
B.N点温度较低,反应速率较慢,反应未达到平衡状态,延长原料与催化剂接触时间,可使反应更充分,提高DMO转化率,B正确;
C.483 K之后,乙二醇选择性下降的主要原因是温度升高,反应iii的速率加快,促进了乙二醇的消耗,C错误;
D.483K时MG和乙醇的选择性均为0,即产物中两者物质的量均为0,故n(MG)=n(乙醇),D正确;
答案选C。
11.【与转化率变化有关图像的分析】(2026·北京西城·一模)将物质的量之比为的和混合气以一定流速通过反应器合成,其他条件一定,测得流出气体中的体积分数随温度、流速的变化如图1、图2。
已知:流速是指单位时间流过反应器的和混合气的总物质的量。
下列说法不正确的是
A.根据图1和图2,选择催化剂a更合适
B.其他条件相同时,继续升高温度,图1中两条曲线在500℃后可能部分重合
C.用催化剂b,450℃后的体积分数下降,原因是升温合成氨反应逆向移动
D.用催化剂a,单位时间的产量:流速流速
【答案】C
【详解】A.由图1可知,相同温度下催化剂a的体积分数更大;由图2可知相同流速下催化剂a的体积分数更大,说明催化剂a催化效率更高,更适合工业生产,A正确;
B.平衡状态与催化剂无关,继续升高温度,500℃后,当使用两种催化剂均达平衡状态时,两条曲线可能部分重合,B正确;
C.催化剂不改变平衡状态,若反应已经达到平衡,相同温度下催化剂a、b对应的体积分数应该相等,但图1中相同温度下催化剂a的体积分数始终高于b,说明图1的温度范围内使用催化剂b时反应未达到平衡,因此450℃后体积分数下降不可能是合成氨反应逆向移动导致,实际原因更可能是温度过高导致催化剂b活性下降,反应速率减慢,C错误;
D.单位时间产量可以用流速 × 体积分数进行估算。结合图2数据估算:流速对应的产量约为 ,流速对应的产量约为,确实流速更大时单位时间产量更高,D正确;
故选C。
12.【与转化率变化有关图像的分析】(25-26高三上·北京·阶段检测)催化CO还原处理烟气中的转化为液态S,部分物质转化关系如图1所示。在容积可变的密闭容器中充入一定量的CO和,在不同压强下,反应达到平衡时,的平衡转化率随温度的变化如图2所示。
下列说法不正确的是
A.W为CO,M为
B.②中每生成1 mol Z,③中有生成
C.升高温度,与CO反应的平衡常数减小
D.
【答案】B
【详解】A.由分析可知,W为CO,M为,A正确;
B.由分析可知,过程③的反应方程式为,过程②反应方程式为,总反应方程式为。在过程②中,每生成1 mol S单质,在过程③会消耗,同时生成,B错误;
C.从图2可以看出,当压力一定时,的平衡转化率随温度升高而降低,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,C正确;
D.从总反应方程式可知,该反应是气体分子数减少的反应,因此,增大压强有助于平衡向正反应方向移动,从图2可以看出,当温度一定时, 曲线对应的平衡转化率大于,说明,D正确;
故答案选B。
考向05 考查与物质百分含量有关的图象分析
13.【与物质百分含量变化有关图像的分析】(2025·北京·模拟预测)一碘甲烷(CH3I)是一种重要的有机物,可分解为和HI,已知在CH3I分解的体系中存在如下三个反应
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
现向1L的密闭容器中投入1 mol的,测得平衡时C2H4、C4H8、HI的物质的量分数随反应温度的变化如图所示。下列说法错误的是
A.曲线1、2分别表示HI、C4H8随温度的变化趋势
B.温度小于800 K时,三个反应中主要以反应Ⅲ为主
C.若715 K时,CH3I转化率为,则C2H4的物质的量为
D.800 K时,使用活性更强的催化剂,可以提高曲线1、2对应物质的物质的量分数
【答案】D
【详解】A.升高温度,反应Ⅱ是逆向移动,因此的物质的量分数降低,因此曲线2表示,曲线1表示HI,A正确;
B.温度小于800 K时,根据反应Ⅰ:生成乙烯和HI是1:2,但是反而乙烯物质的量分数始终低于HI,说明HI在快速消耗,故是以反应Ⅲ为主,B正确;
C.因为的转化率为,即反应的为,根据产物中碳原子守恒可知,而且根据图像可知,的物质的量分数是的物质的量分数的2倍,,结合,可得的物质的量为,C正确;
D.催化剂只能改变活化能,不能改变平衡移动,因此不能改变平衡后的各物质的物质的量分数,D错误;
故选D。
14.【与物质百分含量变化有关图像的分析】(2025·北京海淀·三模)二氧化碳与氢气催化合成乙烯具有重要的意义。将和按物质的量之比加入密闭容器中,压强为0.1MPa,反应达到平衡状态时,各组分的物质的量分数(x)随温度T的变化如下图所示。
已知:①
②
③
下列说法不正确的是
A.与合成反应的热化学方程式:
B.图中b、d分别表示、的变化曲线
C.与合成反应的
D.570K、0.2MPa反应达到平衡状态时,M点可能表示
【答案】C
【详解】A.已知:①;②;③;由盖斯定律可知,①×6-②-4×③可得,,A正确;
B.由分析可知,图中b、d分别表示、的变化曲线,B正确;
C.由A可知,反应是放热反应,升高温度K值减小,则,C错误;
D.曲线d表示的物质的量分数随温度变化,是气体体积减小的反应,增大压强,平衡正向移动,的物质的量分数增大,则570K、0.2MPa反应达到平衡状态时,M点显示的可能是的物质的量分数,D正确;
故选C。
15.【与物质百分含量变化有关图像的分析】(2024·北京西城·二模)二氧化碳与氢气催化合成乙烯具有重要的意义。将和按物质的量之比加入的密闭容器中,压强为,反应达到平衡状态时,各组分的物质的量分数x随温度T的变化如下图所示。
已知:
下列说法不正确的是
A.与合成反应的热化学方程式:
B.图中分别表示的变化曲线
C.反应达到平衡状态时,点显示的可能是的物质的量分数
D.与合成反应的
【答案】D
【详解】A.已知:① ;② ;③ ;由盖斯定律可知,①×6-②-4×③可得 ,A正确;
B.由分析可知,图中b、d分别表示、的变化曲线,B正确;
C. 曲线d表示的物质的量分数随温度变化,是气体体积减小的反应,增大压强,平衡正向移动,的物质的量分数增大,则570K、0.2MPa反应达到平衡状态时,M点显示的可能是的物质的量分数,C正确;
D.由A可知,反应是放热反应,升高温度K值减小,则,D错误;
故选D。
考向06 考查产物的物质的量与温度、压强的图象分析
16.【产物的物质的量与温度、压强的图像关系分析】(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
【详解】A.根据盖斯定律,将反应ⅰ+反应ⅱ可得总反应:,A正确;
B.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;
C.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;
D.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。
17.【产物的物质的量与温度、压强的图像关系分析】(2023·北京·二模)工业上可用“氨催化氧化法”生产NO,以氨气、氧气为原料,在Pt-Rh合金催化剂存在下生成NO和副产物N2,两个竞争反应化学方程式如下:
Ⅰ.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)
Ⅱ.4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)
现将1molNH3、1.45molO2充入1L恒容密闭容器中,在上述催化剂作用下反应,相同时间内有关生成物物质的量随温度变化曲线如图所示:
已知:有效转化率=×100%
下列说法不正确的是
A.400℃时,主要发生反应Ⅱ
B.由图分析工业上用氨催化氧化制备HNO3,最佳温度约为840℃
C.520℃时,NH3的有效转化率约为66.7%
D.840℃后,NO的物质的量下降,可能是反应I平衡逆向移动所致
【答案】C
【详解】A.400℃时,氮气的物质的量最大,说明主要发生反应Ⅱ,A正确;
B.840℃时一氧化氮的产率最高副产物氮气产率最低,则工业用氨催化氧化制备HNO3,选择的最佳温度是840℃,B正确;
C.由图知520C时,生成氮气和一氧化氮的物质的量均为0.2mol,则反应Ⅱ消耗的氨气的物质的量为0.4mol,反应Ⅰ消耗的氨气的物质的量为0.2mol,NH3的有效转化率为,C错误;
D.840℃后,NO的物质的量下降,可能是反应Ⅰ为放热反应,升温,反应Ⅰ平衡逆向移动所致,D正确;
故选C。
18.【产物的物质的量与温度、压强的图像关系分析】温度为T0时,在容积固定的容器中发生反应,各物质的浓度随时间变化的关系如图a所示.其他条件相同,温度分别为T1、T2时发生反应,Z的浓度随时间变化的关系如图b所示。
图a图b
下列叙述正确的是
A.该反应的正反应是放热反应
B.T0时,该反应的平衡常数为1/3
C.图a中反应达到平衡时,Y的转化率为37.5%
D.反应时各物质的反应速率关系为:2v(X)=2v(Y)=v(Z)
【答案】D
【详解】A.由图b可知,温度为T1先到达平衡,所以T1>T2,温度越高,平衡时Z的物质的量浓度越大,说明升高温度平衡向正反应移动,升高温度平衡向吸热反应移动,故正反应为吸热反应,故A错误;
B.由图a可知,温度为T0达平衡时,X、Y、Z的物质的量浓度分别为0.05mol/L、0.15mol/L、0.5mol/L,反应方程式为X(g)+Y(g)2Z(g)的平衡常数k===,故B错误;
C.由图a可知,Y的起始浓度为0.4mol/L,平衡时Y的物质的量浓度为0.15mol/L,Y的浓度变化为0.4mol/L-0.15mol/L=0.25mol/L,所以Y的转化率为=62.5%,故C错误;
D.由上述分析可知反应方程式为X(g)+Y(g)2Z(g),速率之比等于物质的量变化量之比,所以反应时各物质的反应速率大小关系为:2v(X)=2v(Y)=v(Z),故D正确;
故选D。
重难·创新演练
1.【化学平衡图像、温度对化学平衡移动的影响、压强对化学平衡移动的影响】(2026·北京东城·二模)甲醇羰基化生产乙酸涉及的反应为
反应
反应Ⅱ:
在不同温度下,向恒压密闭容器中通入 和 ,反应相同时间 (无其他反应),乙酸在所有有机产物中的物质的量分数[δ(乙酸)]随反应物的物质的量之比 的变化如下图所示。
下列说法不正确的是
A.为提高原料甲醇的平衡转化率,可以采取降低温度、增大压强等措施
B.由图可知, 代表
C. 时, (乙酸, ) (乙酸, ),原因是温度对反应 平衡的影响程度大于对反应 Ⅱ 的
D.若起始投料为 和 ,则容器中存在关系:
【答案】C
【详解】A.反应Ⅰ:,反应Ⅱ: ,两个反应均为放热反应,降低温度,平衡正向移动,甲醇转化率提高;反应Ⅰ的正反应为气体分子数减小的反应,增大压强,平衡正向移动;反应Ⅱ的正反应为气体分子数不变的反应,压强对平衡无影响。因此,增大压强会使甲醇转化率提高,故A正确;
B.由图可知,x越大,(乙酸)越大,因为增大的物质的量,反应Ⅰ平衡正向移动,乙酸的量增大,所以x代表 ,故B正确;
C.时,(乙酸,)>(乙酸,),由于两个反应均为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,乙酸的量应减小,但此时时乙酸的量更大,原因是温度对反应Ⅰ平衡的影响程度小于对反应Ⅱ的,故C错误;
D.若起始投料为和,根据碳元素守恒,容器中碳元素的总物质的量为,则存在关系:,故D正确;
故选C。
2.【与转化率变化有关图像的分析】(2026·北京昌平·一模)在容积可变的密闭容器中,发生反应。起始时NO和的物质的量之比为。在不同压强下反应达到平衡时,测得NO转化率随温度的变化如下图。
下列说法不正确的是
A.压强: B.化学平衡常数:y点点
C.x点的物质的量分数为50% D.达到平衡所用的时间:y点点
【答案】D
【详解】A.相同温度下,增大压强平衡正向移动,NO转化率升高。由图可知,同温下对应的NO转化率大于,因此,A正确;
B.平衡常数仅与温度有关,该反应正反应放热,温度越高平衡常数越小。y点温度高于x点,故平衡常数y点< x点,B正确;
C.设起始,(符合起始物质的量比),x点NO转化率为,列三段式:平衡总物质的量为,的物质的量分数为,C正确;
D.反应速率受温度和压强影响:y点温度高于x点,且,温度越高、压强越大,反应速率越快,达到平衡的时间越短,因此达到平衡时间y点< x点,D不正确;
故答案选D。
3.【结合反应热图像与化学平衡的综合考查】(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
【详解】A.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;
B.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;
C.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;
D.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。
4.【化学平衡图像】(25-26高三下·北京·阶段检测)二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为:
①
②
225℃、下,将一定比例、混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及、、位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、和的体积分数如图所示。下列说法正确的是
A.处与处反应①的平衡常数K相等
B.反应②的焓变
C.处的的体积分数大于处
D.混合气从起始到通过处,的生成速率小于的生成速率
【答案】C
【详解】A.由右图可知,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,故平衡常数K不相等,故A错误;
B.气体的温度不断升高说明有热量放出,故反应②肯定是放热反应,故ΔH2<0,故B错误;
C.从L5到L6,甲醇的体积分数逐渐增大,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 减小前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,故C正确;
D.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,故D错误;
答案选C。
5.【化学平衡图像】氯化氢直接氧化法制氯气的反应是。刚性容器中,进料浓度比分别等于1:1、4:1、7:1时,平衡转化率随温度变化的关系如图所示。下列说法不正确的是
A.
B.增加反应的压强和及时分离出氯气都可以提高氯化氢的转化率
C.当进料比过低时,的转化率较低,且不利于分离和
D.若的初始浓度为,进料比为1:1时,
【答案】C
【详解】A.由图象可知,升高温度HCl的转化率降低,说明平衡逆向移动,平衡常数减小,则,故A正确;
B.反应是气体体积减小的反应,增大反应的压强和及时分离出氯气,都可使平衡正向移动,则都可以提高氯化氢的转化率,故B正确;
C.当进料比过低时,HCl的转化率较高,但不利于分离O2和Cl2,故C错误;
D.500℃进料浓度比c(HCl):c(O2)=1:1时HCl的转化率为最上边曲线,HCl转化率为72%,列三段式如下:
化学平衡常数K==,故D正确;
答案选C。
6.【与物质百分含量变化有关图像的分析】将气体和按体积之比导入管式反应器(如图1)热解制,高于T℃下发生如下两个反应(反应过程用稀释):
Ⅰ:
Ⅱ:
在常压下反应相同时间后,不同温度下测得气体、及体积分数随温度的变化(如图2)。下列说法错误的是
A.高于T℃,该体系总反应为:
B.曲线b表示的体积分数随温度的变化
C.1000℃时,反应的活化能:反应Ⅰ<反应Ⅱ
D.在1000℃、常压下,通入的体积分数保持不变,提高投料比,的转化率减小
【答案】D
【详解】A.高于T℃,由盖斯定律,Ⅰ+Ⅱ得总反应:,则,A正确;
B.Ⅰ生成,随着反应Ⅱ进行,的量又减小,结合图示,曲线b表示的体积分数随温度的变化,B正确;
C.由图可知,1000℃时,只发生反应Ⅰ而没有发生反应Ⅱ,则说明反应的活化能:反应Ⅰ<反应Ⅱ,C正确;
D.1000℃时,只发生反应Ⅰ而没有发生反应Ⅱ,即CH4不反应,而H2S的体积分数保持不变,则反应I中H2S转化率相同,D错误;
故选D。
7.【化学平衡图像、转化率的计算、化学平衡题中基于图表数据的相关计算】(2024·北京·三模)CH4和CO2联合重整能减少温室气体的排放。其主要反应为:
①
②
其他条件相同时,投料比为,不同温度下反应的结果如图。
下列说法不正确的是
A.由图中信息无法判断反应①、②哪个先达到平衡
B.始终低于1.0,与反应②有关
C.加压有利于增大CH4和CO2反应的速率但不利于提高二者的平衡转化率
D.若不考虑其他副反应,体系中存在:
【答案】D
【详解】A.图中横坐标为温度,与时间无关,仅从图中信息无法判断反应①、②哪个先达到平衡,A正确;
B.从反应①的方程式可知,生成的氢气和CO的物质的量之比为1:1,反应②中消耗氢气生成CO,使得氢气与CO的物质的量之比小于1.0,与反应②有关,B正确;
C.加压能增大反应速率,有利于增大CH4和CO2的反应速率,但是加压反应①化学平衡逆向移动,CH4和CO2的转化率减小,C正确;
D.不妨令初始时CH4物质的量为1mol,CO2物质的量为1.3mol,设反应①消耗CO2amol,反应②消耗CO2bmol,则有,,则c(CH4)+c(CO)+c(CO2)=2.3mol,4c(CH4)+2c(H2)+2c(H2O)=4,则有,D错误;
故答案选D。
8.【化学平衡图像、压强对化学平衡移动的影响】(2024·北京大兴·三模)制备的方程式为,同时还有其他副反应发生。当反应体系的压强为时,分别改变进料比和反应温度,二者对产率影响如图所示。下列说法不正确的是
A.增加压强有利于提高的产率
B.制备的反应为放热反应
C.增加的用量,的产率一定会增加
D.温度为,平衡常数:
【答案】C
【详解】A.增大压强平衡向气体体积减小的方向移动,即正向移动,有利于提高SiHCl3的产率,故A正确;
B.由图可知温度越高SiHCl3产率减小,所以逆反应是吸热反应,正反应是放热反应,故B正确;
C.由图可知增加HCl的用量,SiHCl3的产率可能增加也可能减小,所以增加HCl的用量,SiHCl3的产率不一定会增加,故C错误;
D.平衡常数是温度的函数,温度为450K,平衡常数:K(x)=K(y)=K(z),故D正确;
故选C。
9.【化学平衡图像】(2024·北京通州·一模)以煤和水蒸气为原料制备合成气(CO、、)的体系发生的主要反应为:
①
②
③
在一定压强反应达平衡时气体组成随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.高温利于反应③逆向进行
B.由不同温度下反应的结果变化可知,
C.欲制得甲烷含量高的高热值燃气应在低温下进行
D.向制备合成气体系中加入一定量CaO更有利于增大的体积分数
【答案】B
【详解】A.CH4只由反应③产生,温度升高,CH4减少说明反应③逆向移动,故高温利于反应③逆向进行,A正确;
B.温度升高,CO2减少说明反应②逆向移动,故反应②是正向放热的反应,ΔH2<0,B错误;
C.由图知,温度较低时,气体组成中CH4占比更多,故欲制得甲烷含量高的高热值燃气应在低温下进行,C正确;
D.向制备合成气体系中加入一定量CaO,CaO优先消耗CO2,CO2浓度减小,使反应①②正向移动,有利于增大H2的体积分数,D正确;
本题选B。
10.【化学平衡图像、温度对化学平衡移动的影响】(2024·北京门头沟·一模)我国科学家研发的“液态阳光”计划是:通过太阳能发电电解水制氢,再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢制备甲醇。
主反应:
副反应:
将和按物质的量比混合,以固定流速通过盛放催化剂的反应器,在相同时间内,不同温度下的实验数据如图所示。下列说法不正确的是
已知:
A.由图可知,催化剂活性最好的温度大约在
B.升温到,主反应的反应速率受温度影响更大
C.为了提高的平衡转化率和的平衡产率,可以选择低温、高压条件
D.温度由升到的实验产率降低的原因可能是:温度升高,主反应逆移程度大于副反应正移程度
【答案】D
【详解】A.当温度为523K时,的实验转化率和的实验产率最高,说明此温度下催化剂活性最好,A正确;
B.温度由483K升到523K,的实验转化率和的实验产率均明显增大,说明此过程中主反应在正向进行,则主反应的反应速率受温度影响更大,B正确;
C.主反应为放热反应,且正向气体分子数减小,则采用低温、高压有利于平衡正向移动,提高的平衡转化率和的平衡产率,可以选择低温、高压条件,C正确;
D.除了平衡左移外,结合上面各选项可知,实验产率降低的原因可能是:温度升高,催化剂的活性降低,使主反应速率降低,故实验产率降低,D不正确;
选D。
真题·实战演练
1.【外界条件对化学平衡影响的图像】(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
【详解】A.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;
B.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;
C.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;
D.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。
2.【化学平衡图像、温度对化学平衡移动的影响】(2024·湖南·高考真题)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的和,发生如下反应:
主反应:
副反应:
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随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示,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.,
D.L、M、N三点的平衡常数:
【答案】D
【详解】A.根据分析可知,投料比x代表,故A错误;
B.根据分析可知,曲线c表示CH3COOCH3分布分数,故B错误;
C.甲醇与一氧化碳的反应为熵减反应,若反应为吸热,则任何条件下都不能自发,所以甲醇和一氧化碳的反应为放热反应,则ΔH1<0;当同一投料比时,观察可知T1时大于T2时,由T2>T1可知,温度越高则越小,说明温度升高副反应的平衡逆向移动,,故C错误;
D.L、M、N三点对应副反应,且,升高温度平衡逆向移动,,故D正确;
故答案选D。
3.【化学平衡图像】(2024·江苏·高考真题)二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为:
①
②
、下,将一定比例、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
C.L9处的的体积分数大于L5处
D.混合气从起始到通过L1处,CO的生成速率小于的生成速率
【答案】C
【详解】A.L4处与L5处的温度不同,故反应①的平衡常数K不相等,A错误;
B.由图像可知,L1-L3温度在升高,该装置为绝热装置,反应①为吸热反应,所以反应②为放热反应,ΔH2<0,B错误;
C.从L5到L9,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L9处的 H2O的体积分数大于L5处,C正确;
D.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;
故选C。
4.【化学平衡图像】(2023·浙江·高考真题)一定条件下,苯基丙炔()可与发生催化加成,反应如下:
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知:反应I、Ⅲ为放热反应),下列说法不正确的是
A.反应焓变:反应I>反应Ⅱ
B.反应活化能:反应I<反应Ⅱ
C.增加浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物I的比例
D.选择相对较短的反应时间,及时分离可获得高产率的产物Ⅰ
【答案】C
【详解】A.反应I、Ⅲ为放热反应,相同物质的量的反应物,反应I放出的热量小于反应Ⅱ放出的热量,反应放出的热量越多,其焓变越小,因此反应焓变:反应I>反应Ⅱ,故A正确;
B.短时间里反应I得到的产物比反应Ⅱ得到的产物多,说明反应I的速率比反应Ⅱ的速率快,速率越快,其活化能越小,则反应活化能:反应I<反应Ⅱ,故B正确;
C.产物I和产物II存在可逆反应,则产物II和产物I的比值即该可逆反应的平衡常数K,由于平衡常数只与温度有关,所以增加HCl浓度平衡时产物II和产物I的比例不变,故C错误;
D.根据图中信息,选择相对较短的反应时间,及时分离可获得高产率的产物Ⅰ,故D正确。
综上所述,答案为C。
5.【化学平衡常数的计算、与物质百分含量变化有关图像的分析】(2023·重庆·高考真题)逆水煤气变换体系中存在以下两个反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒容条件下,按投料比进行反应,平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A.反应Ⅰ的,反应Ⅱ的
B.点反应Ⅰ的平衡常数
C.点的压强是的3倍
D.若按投料,则曲线之间交点位置不变
【答案】C
【详解】A.随着温度的升高,甲烷含量减小、一氧化碳含量增大,则说明随着温度升高,反应Ⅱ逆向移动、反应Ⅰ正向移动,则反应Ⅱ为放热反应焓变小于零、反应Ⅰ为吸热反应焓变大于零,A错误;
B.点没有甲烷产物,且二氧化碳、一氧化碳含量相等,投料,则此时反应Ⅰ平衡时二氧化碳、氢气、一氧化碳、水的物质的量相等,反应Ⅰ的平衡常数,B错误;
C.点一氧化碳、甲烷物质的量相等,结合反应方程式的系数可知,生成水的总的物质的量为甲烷的3倍,结合阿伏加德罗定律可知,的压强是的3倍,C正确;
D.反应Ⅰ为气体分子数不变的反应、反应Ⅱ为气体分子数减小的反应;若按投料,相当于增加氢气的投料,3种物质的体积分数都会变化,交点位置改变,D错误;
故选C。
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第05讲 化学反应速率与化学平衡图像(专项训练)
参考答案
模拟·基础演练
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重难·创新演练
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真题·实战演练
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