专题03 化学反应速率与平衡图像分析（重难点讲义）化学苏教版选择性必修1

本讲义聚焦化学反应速率与平衡图像分析核心知识点，系统梳理从理解速率与平衡内在统一，到识别v-t、c-t、转化率-温度/压强等图像要素，再到建立“看轴→看点→看线→看趋势→定条件→验结论”认知模型，最终关联实验设计与工业应用的完整学习支架。 该资料以甲醇合成、CO₂加氢等真实工业情境呈现多变量曲线，培养科学思维，通过“渐变-断点-平台”类v-t图像分类及“先拐先平”判读策略构建模型认知，结合合成氨工业案例体现科学态度与责任。课中辅助教师系统授课，课后学生可借题型示例巩固，查漏补缺。

专题08 化学反应速率与平衡图像分析 重难目标 1.理解化学反应速率与化学平衡的内在统一，能运用勒夏特列原理从 "速率变化" 角度解释平衡移动的本质，建立 "速率是手段、平衡是结果" 的整体观念。 2.能识别 v–t、c–t、转化率（含量）–时间、转化率（含量）–温度 / 压强等图像的坐标要素；能依据图像推断反应的热效应（ΔH）、气体计量数关系（Δn）及外界条件改变，并用分子碰撞理论解释速率突变的微观原因。 3.建立"看轴→看点→看线→看趋势→定条件→验结论" 的图像分析认知模型；能依据 "先拐先平"、速率突变特征等证据链对反应特征与条件作出合理推断，形成可迁移的判读策略。 4.能设计简单的速率测定方案，将实验数据转化为图像并作出合理解释，体会图像作为化学证据的价值。 5.认识速率与平衡调控在合成氨、SO2催化氧化等工业中的应用，体会化学原理对生产实践的指导意义。 考情分析 在近几年高考试卷中，化学反应速率与平衡图像分析是化学反应速率与平衡的绝对考查重点，具有以下命题特点： 一是情境真实化：以甲醇/乙二醇合成、CO2加氢、NO催化转化等工业与实验数据为背景，呈现温度、压强、投料比多变量真实曲线，如平衡转化率与实际转化率双线、lgK-1/T 图、投料比-转化率图等。 二是设问精细化：由"先拐先平"单点判断走向"多曲线交叉＋定一议二＋拐点/交点解析"，要求由图像判反应热效应、计量数关系、催化剂活性及是否达平衡，并与三段式、K计算关联。 三是陷阱隐蔽化：高频设置"未达平衡与平衡转化率混淆"、"催化剂不改平衡转化率"、"温转化率升反判吸放热"、"恒容恒压差异"、"交点含义误读" 等陷阱，专考图像转译与证据推理能力。 一、速率—时间图像 1.“渐变”类v－t图像特征：条件改变瞬间，一条速率突变，另一条速率连续渐变，无同步断点。 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 2.“断点”类v－t图像特征：v（正）、v（逆）瞬间同时突变，二者变化幅度不等 图像 t1时刻所改变的条件 温度 升高 降低 升高 降低 适合正反应为放热的反应 适合正反应为吸热的反应 压强 增大 减小 增大 减小 适合正反应为气体物质的量增大的反应 适合正反应为气体物质的量减小的反应 3.“平台”类v­t图像特征：v（正）、v（逆）同等程度同步突变，始终满足v（正）=v（逆），平衡不移动 图像 分析 结论 t1时v′正、v′逆均突然增大且v′正＝v′逆，平衡不移动 t1时其他条件不变使用催化剂 t1时其他条件不变增大反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化) t1时v′正、v′逆均突然减小且v′正＝v′逆，平衡不移动 t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化) 4.全程速率—时间图像 (1)OB段反应速率变化的可能原因为： ①反应放热，使温度升高，反应速率加快 ②反应生成催化剂，反应速率加快 (2)BC段反应速率变化的可能原因为：反应物浓度降低，反应速率减慢 例如：Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。 原因：(1)AB段(v增大)，反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大。 (2)BC段(v减小)，溶液中c(H＋)逐渐减小，v减小。 5.解题判断流程 (1)看形态：一突一渐→浓度；两突不等→温度 / 压强；两突相等→催化剂、等体反应压强改变。 (2)比大小：突变瞬间，v（正）>v（逆）正向移动；v（正）<v（逆）逆向移动。 (3)定条件：结合平衡移动方向，推导焓变、气体计量数关系。 6.易错警示 (1)渐变只能是浓度改变；温度、压强改变一定是双向突变。 (2)速率整体升高，平衡不一定正向移动，核心对比v（正）、v（逆）相对大小。 (3)压强规律只适用于体系内全部为气体的可逆反应。 二、速率—压强(或温度)图像 1.对于速率～温度曲线：以mA＋nBpC＋qD；△Ｈ＝Ｑ为例 (1)核心规律：吸热大变，放热小变，即升温时，吸热方向速率增幅更大；降温时，吸热方向速率降幅更大。 (2)升温瞬间： a.v（逆）增幅＞v（正）→v（逆）> v（正），平衡逆向移动→正反应放热(△H<0) b.v（正）增幅＞v（逆）→v（正）>v（逆），平衡正向移动→正反应吸热 (△H>0) (3)判定逻辑：谁增幅更大，平衡就向谁的方向移动。 2.对于速率～压强曲线：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)；△Ｈ＝Ｑ为例 (1)核心规律：气数大侧大变，气数小侧小变，即加压时，气体计量数总和更大一侧速率增幅更大；减压同理。 (2)加压瞬间： a.v（逆）增幅＞v（正）→v（逆）> v（正），平衡逆向移动→m+n<p+q b.v（正）增幅＞v（逆）→v（正）>v（逆），平衡正向移动→m+n>p+q (3)判定逻辑：谁增幅更大，平衡就向谁的方向移动。 3.解题步骤 (1)看清横坐标：温度T/压强P；纵坐标：反应速率v； (2)增大T或增大P， v（正）、v（逆）同时突变上升； (3)对比增幅大小：升温看吸热方向，加压看气体分子数多的一侧； (4)瞬间速率大小判断平衡移动： v（正）>v（逆）正向移动；反之逆向移动。 4.易错警示 (1)温度、压强改变， v（正）、v（逆）一定同时突变，不存在一渐一突； (2)速率整体变大≠平衡正向移动，关键比较改变条件瞬间 v（正）、v（逆）相对大小； (3)只有全部物质均为气体，才能直接用气体计量数之和判断压强带来的速率变化幅度。 三、物质的量(或浓度)—时间图像 这类图像能说明平衡体系中各组分在反应过程中的浓度变化情况。 1、识图：在c-t图中，一般横坐标表示时间，纵坐标表示浓度或物质的量等变化，分析图时要抓住随着时间的变化曲线的基本走势问题，其重点及易错点应抓住曲线的斜率，某一时刻曲线的斜率大小就表示该时刻反应的速率快慢，曲线越陡表示反应的速率越大，曲线越平缓表示反应的速率越小。 ①横坐标：时间；纵坐标：浓度/物质的量。 ②斜率=瞬时反应速率：曲线越陡，速率越快；曲线越平缓，速率越慢。 ③曲线不再变化（平台区）：反应达到化学平衡。 2、判断规律： ①曲线下降：反应物；曲线上升：生成物。 ②达到平衡后各物质量不为 0→可逆反应。 ③外界条件影响达到平衡的时长：温度越高、压强越大、加入催化剂，达到平衡所需时间越短。 a.若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。 b.若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。 c.若为是否使用催化剂，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。 3、实例：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 (1)由图像得出的信息 ①X、Y是反应物，Z是产物。 ②t3 s时反应达到平衡状态，X、Y并没有全部反应，该反应是可逆反应。 ③0～t3 s时间段：Δn(X)＝n1－n3mol，Δn(Y)＝n2－n3mol，Δn(Z)＝n2mol。 (2)根据图像可进行如下计算 ①某物质的平均速率、转化率，如 v(X)＝ mol·L－1·s－1； Y的转化率＝×100%。 ②确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。 4、易错提醒 ①计量数之比≠平衡时物质的量之比，是变化量之比！ ②平台仅仅代表浓度不变，不是反应停止，属于动态平衡。 ③比较速率务必统一体积，物质的量图像不可直接拿来对比速率，恒容条件才可直接换算。 5、读图步骤 ①看升降：区分反应物、生成物； ②看拐点：拐点对应达平衡时刻； ③算变化：读取起始量、平衡量，求出Δn； ④求比例：由变化量之比书写化学方程式； ⑤算速率、转化率。 四、转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 该类图像中常常与化学平衡知识相联系，重在考查化学平衡相关知识点。这类图像反映了反应物或生成物的量在不同温度（压强）下对时间的关系，解题时要注意一定条件下物质含量不再改变时，应是化学反应达到平衡的特征。 1.识图 (1)横坐标：时间；纵坐标：反应物转化率α、物质百分含量。 (2)曲线出现平台（数值恒定）→反应达到化学平衡。 (3)多条曲线对比，依靠先拐先平，数值大原则判断温度、压强相对大小。 2.规律：“先拐先平，数值大”原则 分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。 ①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。如图甲中T2>T1。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如图乙中p1>p2。 ③若为使用催化剂引起，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。 【重要变换提醒】纵坐标含义不同，结论相反 ①纵坐标 =反应物转化率：转化率上升→平衡正向移动； ②纵坐标 =反应物百分含量：含量上升→平衡逆向移动。 3.实例：正确掌握图像中反应规律的判断方法 [以mA(g)＋nB(g)pC(g)中反应物A的转化率αA为例说明] ①图甲(αA-t)：中，T2>T1，升高温度，αA降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。 ②图乙(αA-t)：中，p1>p2，增大压强，αA升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反应。 ③丙图：曲线a先拐点，平衡平台相同，a使用催化剂。 4.解题两步法 (1)看拐点（定条件大小）,利用 “先拐先平数值大” 判断：T2>T1、p1>p2； (2)看平台高低（判平衡移动）,对比平衡时纵坐标数值，结合勒夏特列原理推导： ①温度维度：升温，观察转化率变化，判断反应吸热/放热； ②压强维度：加压，观察转化率变化，判断气体计量数大小关系。 5.易错警示 ①切勿跳过拐点直接对比平台；必须先定温/压大小，再分析平衡移动； ②看清纵坐标是转化率、反应物含量还是生成物含量，坐标变量更换，结论反转； ③催化剂仅缩短达平衡时间，不会改变平衡状态下转化率、物质百分含量。 五、恒温线或恒压线图像 该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度（反应物或生成物）或反应物的转化率，横坐标为温度或压强。 1.识图 (1)横坐标：温度T或压强p；纵坐标：平衡转化率α、平衡浓度c。 (2)多条曲线：恒温线（同一温度，不同压强）、恒压线（同一压强，不同温度）。 (3)图像案例分析 ①图①α-T多条压强曲线,p1>p2>p3 a.恒温下,压强越大,反应物转化率越高加压平衡正向移动,正反应气体分子数减小； b.同压强下,升温转化率降低→升温平衡逆向移动,正反应放热ΔH<0。 ②图②c-p多条温度曲线,T1>T2 恒压下,温度越高,平衡浓度越大→升温平衡逆向移动,正反应放热H<0。 【名师点睛】解答此类图像问题，往往可作分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线——恒压线或恒温线，然后进行定一议二，从而可解决问题。 2.规律： (1)“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的系数的大小关系。如乙中任取两条压强曲线研究，压强增大，αA增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，甲中任取一曲线，也能得出结论。 (2)通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。 3.解题方法：定一议二作垂直横轴的辅助虚线，固定一个变量（温度 / 压强不变），只讨论另一个变量改变带来的平衡移动。 (1)恒温（固定T），改变压强：对比同温度下不同压强对应的纵坐标，判断气体计量数关系； (2)恒压（固定p），改变温度：对比同压强下不同温度对应的纵坐标，判断反应热效应。 4.解题步骤 (1)分清坐标轴含义与曲线类型（恒温线/恒压线）； (2)画竖线，固定单一条件，落实定一议二； (3)观察纵坐标变化趋势，判断平衡移动方向； (4)利用勒夏特列原理，推导焓变、气体计量数大小关系。 5.易错警示 (1)禁止同时改变温度、压强两个变量分析平衡，必须固定其一； (2)区分纵坐标：转化率上升 = 平衡正向移动；反应物平衡浓度上升=平衡逆向移动； (3)该图像全部为平衡状态数据，不存在建立平衡的过程，不能使用“先拐先平数值大”。 六、转化率—时间—温度(或压强)图像 已知不同温度或压强下，反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。[以反应aA(g)＋bB(g)cC(g)中反应物的转化率αA为例说明] 1.识图 (1)横坐标：时间t；纵坐标：反应物平衡转化率αA。 (2)曲线出现水平平台：反应达到化学平衡；多条曲线对比，使用先拐先平，数值大法则。 (3)图像分析(反应：aA(g)+bB(g)=cC(g) ①甲图(αA-t,温度曲线T1、T2)：T2先拐点→T2>T1；升温(T1→T2),平衡转化率降低→升温平衡逆向移动，正反应放热△H<0。 ②乙图(αA-t,压强曲线P1、P2)：p1先拐点→p1>p2；加压(p2→p1),平衡转化率升高→加压平衡正向移动，a+b>c。 ③丙图(曲线a、b)：a先拐点，平衡平台高度一致；速率加快、平衡不移动→a使用催化剂。 2.规律：先拐先平，数值大 拐点越早，达平衡耗时越短，反应速率越快： (1)温度维度：先出现拐点⇒温度更高； (2)压强维度：先出现拐点⇒压强更大； (3)催化剂：曲线先拐点，平衡平台高度不变（只加快速率，不改变平衡限度）。 3.解题两步流程 (1)看拐点：运用先拐先平数值大，判断温度/压强相对大小； (2)看平台：对比平衡转化率高低，结合勒夏特列原理，判断热效应、气体计量数关系。 4.易错警示 (1)分析顺序不能颠倒：先依据拐点定温、压大小，再分析平衡移动； (2)注意纵坐标变量切换：若纵坐标改为物质百分含量，平衡移动结论相反； (3)本图像包含建立平衡过程，适用 “先拐先平”；恒温/恒压线（无时间轴）不能使用该规律，采用 “定一议二”。 七、几种特殊平衡图像 1.反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 以化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例 (1)图像特征：曲线存在唯一拐点M ①M点含义：体系恰好达到化学平衡； ②M点左侧：反应正向进行，v正>v逆，尚未平衡； ③M点右侧：温度改变，平衡发生移动，可用勒夏特列原理判断焓变。 (2)规律：升温，反应物A%上升、生成物 C%下降⇒平衡逆向移动，正反应△H<0。 2.化学平衡曲线外的非平衡点分析 对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)， (1)曲线上所有点(L):平衡点,v正=v逆； (2)曲线上方E点：A%大于此压强或温度时平衡体系中的A%，E点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，E点v正>v逆； (3)曲线下方F点：A%小于此压强或温度时平衡体系中的A%，E点必须向逆反应方向移动才能达到平衡状态，所以，反应物百分含量<平衡含量,反应逆向建立平衡,v正<v逆。 3.投料比与转化率或产率相关图像 (1)在工业生产中，为了提高转化率或产率，从原料的利用率研究分析，我们可以得到投料比与转化率或产率相关图像，通过图像分析我们可以得到最佳投料比。 (2)实例分析：在保持体系总压为105 Pa的条件下进行反应：SO2＋O2SO3，原料气中SO2和O2的物质的量之比m[m＝]不同时，SO2的平衡转化率与温度(t)的关系如图所示： ①同温同压下：m越大(SO2占比越高),α(SO2)越小； ②结论：m1>m2>m3； ③工业启示：增大廉价反应物(O2)比例，提高昂贵原料(SO2)转化率。 4.产物选择性图像 (1)概念（多平行竞争反应体系）：存在主、副两条竞争反应： A P（目标产物） A Q（副产物） ①选择性(S):已转化的反应物中，生成目标产物的占比 S=（转化为目标产物的反应物物质的重/消耗的反应物总物质的量)×100% ②三大指标关系：目标产物产率=反应物转化率×产物选择性 ③辨析：转化率只看原料消耗多少；选择性看重消耗原料生成目标产物的比例。 (2)常见图像分类与图像解读 ①图像1：选择性—温度图像（S-T曲线） 实例分析：CO2与H2在催化剂作用下发生以下反应：反应i．CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) △H；反应ii．CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g) △H>0。下表是几种物质的标准摩尔生成焓（在101 kPa时，由最稳定单质合成1 mol指定产物时所放出的热量）。在一定压强下，按n(H2):n(CO)=1:1投料，反应相同时间，CO2的转化率及HCOOH选择性（甲酸选择性）随温度变化曲线如图所示， 【图像特征】曲线常出现峰值；低温缓慢上升，超过最佳温度后选择性持续下降 【图像解读】 a.峰值左侧（较低温度）：反应未达平衡，升温加快主反应速率，目标产物选择性升高； b.峰值右侧（温度过高）：一方面高温促进副反应发生，副反应竞争增强；若主反应为放热反应，升温使主反应平衡逆向移动，最终选择性下降。 【结论】温度过高，不利于提升目标产物选择性。 ②图像 2：选择性 — 压强图像（S-p 曲线） 实例分析： 主反应：CH3COOH(g)+2H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)（气体分子数减少） 副反应： CH3 COOH(g)+CH3CH2OH(g)CH3COOCH2CH3(g)+H2O(g) （气体分子数不变） 【图像特征】随压强增大，选择性上升/下降，趋势由主、副反应气体计量数决定 【图像解读】 a.若主反应气体分子数减小、副反应气体分子数不变：加压有利于主反应，选择性上升； b.若主反应气体分子数增大：加压抑制主反应进行，选择性降低； c.工业催化体系普遍规律：高压易诱发副反应，多数情况下选择性随压强升高而降低。 (3)图像分析解题流程 ①看坐标轴：横坐标（T、p、时间、投料比、催化剂用量）；纵坐标（目标产物选择性）； ②分区判断：低温/反应初期→速率、活化能主导，慎用勒夏特列原理；高温、充分反应→平衡主导，可用平衡移动原理； ③描述曲线变化：结合竞争副反应、活化能、催化剂活性、平衡移动解释趋势； ④条件优选：选取条件时，需要同时兼顾反应速率、原料转化率、产物选择性，追求高产率。 5.易错警示 (1)M点左侧不能用勒夏特列原理，此时反应未达平衡；只有拐点右侧属于平衡移动； (2)投料比图像牢记：增大一种反应物投料，自身转化率降低，另一反应物转化率升高； (3)判断E、F点移动方向：目标是向着曲线（平衡状态）靠拢。 题型01 速率图像分析 【典例1】（25-26高二上·江苏·阶段检测）为研究降解有机污染物速率的影响因素。分别利用三份溶液在不同温度和下进行催化降解实验，随时间变化如图所示。下列说法不正确的是 A．实验①，在内，的分解平均速率为 B．实验③，说明在该实验条件下，催化剂可能失活，有机物不能降解 C．对比实验①和②，在反应至时，的分解百分率相等 D．对比实验①和②，在内，能说明的分解速率受温度影响更大 【对练1】（25-26高二下·江苏徐州·阶段检测）一定条件下，溶液的酸碱性对光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列说法正确的是 A．在时，和时R的降解率相等 B．溶液酸性越强，R的降解速率越小 C．R的起始浓度不同，无法判断溶液的酸碱性对R的降解速率的影响 D．内，时R的降解速率为 【对练2】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）某温度时，在5 L体积不变的密闭容器中三种气体物质的量随时间的变化关系如下图所示。下列说法不正确的是 A．该反应的化学方程式为 B．该反应的平衡常数 C．5 min时，容器中混合气体的密度等于反应前的 D．5 min后，三种气体的物质的量不再变化的原因是反应达到了平衡状态 题型02 平衡组分—温度（n/φ/lg n）分析 【典例2】（25-26高二下·江苏常州·期末）将燃煤尾气中的转化为硫，并利用实现循环再生过程中的主要反应如下： 反应Ⅰ 反应Ⅱ 反应Ⅲ 向固定容积的容器中投入1 mol、1 mol和0.1 mol发生上述反应。平衡时各气态物种的随温度的变化关系如图所示，为气态物种物质的量。已知：在图示温度范围内，反应Ⅱ的平衡常数基本不变。下列说法错误的是 A．甲线代表的物种是 B．、 C．温度下，反应达平衡时，为，则容器中剩余为 D．温度下，压缩容器体积，产率增大，则重新达平衡时减小 【对练1】（25-26高二下·江苏扬州·期末）水煤气是H2的主要来源，C-H2O-CaO体系制H2的主要反应如下： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   恒压条件下，投入C、H2O、CaO的量一定。体系达平衡后，气态物质中CO、CO2和H2物质的量分数随温度的变化关系如图所示。 已知：图示温度范围内C(s)均已反应完全且。下列说法正确的是 A．曲线b表示H2 B．的焓变 C．温度为T1，若此时气体总物质的量为4.0 mol，则n(CaCO3)为1.0 mol D．温度为T2，向平衡体系中再通入少量CO2，重新达平衡后，c(CO2)不变 【对练2】（25-26高二下·江苏泰州·期中）Ti与反应制过程中的主要反应（忽略其他副反应）为： 反应Ⅰ       反应Ⅱ       反应Ⅲ       反应Ⅳ       向恒容密闭容器中投入与10.0 mol Ti，平衡时反应体系中各组分的物质的量随温度的变化如图所示。 下列说法正确的是 A． B．曲线Ⅰ对应的物质为 C．时，的平衡转化率为 D．升高温度、延长反应时间均有利于提高的平衡产率 题型03 转化率＋选择性/产率/比值—温度图像的分析 【典例3】（25-26高二上·江苏泰州·期末）MgCO3(s)和H2反应生成CH4涉及的主要反应有 ①   ②   ③   100 kPa下，在密闭容器中投入1 mol MgCO3(s)和1 mol H2(g)发生反应，平衡时MgCO3、H2的转化率和CH4、CO2的选择性随温度的变化如图所示。 已知：含碳生成物的选择性。下列说法不正确的是 A．从200℃升高至400℃，平衡时增大 B．从200℃升高至600℃，平衡时增大 C．550℃，平衡时 D．从500℃升高至600℃，平衡时反应②中CO2变化量大于反应③中CO2变化量 【对练1】（25-26高二上·江苏宿迁·期末）向某密闭容器中充入和，在催化剂作用下发生反应： ①   ②   ③   的平衡转化率和生成物的选择性随温度变化如下图所示(不考虑其它因素影响)。 已知：生成物A的选择性。 下列说法正确的是 A．一定温度下，使用高效催化剂能提高氢气的平衡转化率 B．在220℃条件下，平衡时的物质的量为0.54 mol C．温度高于280℃，反应③右移程度大于反应①左移程度 D．其他条件不变，增大压强，图中点X将可能下调至点Y 【对练2】（25-26高二上·江苏南通·期末）甲醇水蒸气重整法可获得，主要反应为         在一定条件下，向密闭容器中充入和的混合气体，反应相同时间，测得不同温度下，的转化率与的选择性[]如图所示(曲线为选择性)。下列说法正确的是 A．给定条件下，的选择性随温度升高而减小 B．范围内，随着温度的升高的浓度逐渐减小 C．保持温度恒定，增加可使与的转化率达到相等 D．其他条件不变，升高容器温度，的平衡产率下降 题型04 转化率—温度图像分析 【典例4】（25-26高二下·江苏盐城·期末）甲烷和水蒸气催化重整制氢过程中的主要反应为 ① ② 在装有催化剂的密闭容器中，、时，若仅考虑上述反应，平衡时转化率和CO转化率随温度的变化如图所示。 CO转换率 下列说法正确的是 A．反应的焓变 B．曲线a表示平衡时转化率随温度的变化 C．850℃平衡时生成的比550℃平衡时生成的少 D．相同条件下，和总物质的量不变，越小，产量越高 【对练1】（25-26高二下·江苏盐城·期中）与重整生成和CO的过程中发生的主要反应有： 反应I：   反应II：   在下，将的混合气体置于密闭容器中，不同温度下重整体系中和的平衡转化率如图所示。下列说法正确的是 A．升高温度反应I向正向移动，反应II向逆向移动，但反应速率都增大 B．由图推知，体系中可能存在反应 C．恒温下压缩反应体系，反应II平衡不发生移动 D．500~800℃间，改用选择性催化剂可以使两条曲线重合 【对练2】（25-26高二上·江苏南京·期末）和能发生如下反应： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   其他条件相同，投料比为时，或的平衡转化率与温度变化关系如图所示，下列说法正确的是 A．一定条件下，使用高效催化剂可以提高的平衡转化率 B．其他条件不变，550～600 ℃，升高温度更有利于反应Ⅰ正向进行 C．其他条件不变，增大压强，反应Ⅰ、Ⅱ平衡不移动，反应Ⅰ、Ⅱ的不变 D．其他条件不变，投料比为，高于1.0 题型05 化学平衡图像中特殊图像的分析 【典例5】（25-26高二下·江苏南京·期中）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 CO2(g)＋H2(g) = CO(g)＋H2O(g)    ΔH1= +41.2 kJ·mol-1 ② CO(g)＋2H2(g) = CH3OH(g)        ΔH2 225℃、下，将一定比例 CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及、、……位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和 CH3OH的体积分数如图所示。下列说法错误的是 A．反应②的焓变ΔH2<0 B．L4处与L5处反应①的平衡常数K不相等 C．L5处H2O的体积分数小于L6处 D．混合气从起始到通过L1处，①中CO的生成速率小于②中CH3OH的生成速率 【对练1】（25-26高二上·江苏常州·阶段检测）乙烯可用于制备乙醇：。向10 L某恒容密闭容器中通入和发生上述反应，测得的平衡转化率与投料比以及温度的关系如图所示。下列说法正确的是 A． B．a、b点对应的平衡常数 C．a点对应的体系中，反应从开始到平衡的2 min内， D．b点对应的体系中， 【对练2】（25-26高二上·江苏泰州·期末）反应1：及反应2：的(K为平衡常数)与温度倒数()的关系如图所示，图中两条线几乎平行，且(R为常数，c为截距)。下列说法正确的是 A．C40H10与C40H18互为同系物 B．1 mol 电子数目约为 C．图中两条线几乎平行，是由于在反应过程中断裂和形成的化学键相同 D．升高温度反应2生成C40H10的速率增大，但的平衡转化率减小 1.（25-26高二上·江苏苏州·期中）与作用同时发生如下反应：，，，三个反应均为放热反应。工业尾气中可通过催化氧化为除去。将一定比例、和的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，的选择性()、的转化率与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是 A．时，完全被催化氧化，转移 B．工业催化氧化去除，应选择的适宜温度在以上 C．在范围，随温度升高，出口处氮氧化物物质的量增大 D．高效除去尾气中的，需研发低温下转化率高和选择性高的催化剂 2.（25-26高二上·江苏连云港·期中）催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术。催化加氢主要反应有： 反应Ⅰ．   反应Ⅱ．   压强分别为、时，将和的混合气体置于密闭容器中充分反应，不同温度下体系中的平衡转化率和、CO的选择性如图所示。 (或CO)的选择性 下列说法正确的是 A．反应为吸热反应 B．曲线③、④表示CO的选择性，且 C．相同温度下，反应I、Ⅱ的平衡常数 D．a点时可以获得的物质的量为0.09 mol 3.（25-26高二上·江苏扬州·期中）合成二甲醚的反应体系中主要涉及如下反应： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   在压强3.0 MPa、时，的平衡转化率、CO的选择性和的选择性随温度变化情况如图所示(X的选择性)。下列说法正确的是 A．由CO与合成的热化学方程式为   B．图中代表CO选择性的是曲线B C．低温区更适宜提高平衡时的产量 D．300℃时，减小的值或增大压强，均能使平衡转化率增大 4.（25-26高二上·江苏连云港·期末）催化加氢合成二甲醚()是一种实现“碳中和”的理想方法。其中涉及的反应有： Ⅰ.   Ⅱ.   Ⅲ.   在恒容密闭容器中充入4mol，2mol发生反应。平衡时的转化率、CO的选择性(生成物A的选择性)、的选择性随温度变化如图所示(不考虑其他因素影响)。 下列说法正确的是 A．选用高效催化剂能提高平衡时CO的产率 B．曲线a为的选择性曲线 C．260℃时，反应Ⅲ的平衡常数约为0.26 D．高于270℃，反应Ⅰ、Ⅱ平衡正移的程度大于反应Ⅲ平衡逆移的程度 5.（25-26高二下·江苏扬州·阶段检测）利用作催化剂，可将废气中的转化为硫单质，涉及的反应主要有： 反应： 反应： 将的混合气体以一定流速通过反应管，其他条件不变，出口处的转化率及S的选择性随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A．低于300℃时，反应的速率大于反应 B．硫单质的产率随温度的升高而上升 C．300℃时，出口处的气体中的体积分数约为40% D．增大体系压强，S单质的平衡选择性减小 6.（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）工业上可用将燃煤尾气中的转化生产，涉及的反应如下： 反应I：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   在恒压密闭容器中，按、和投料。达平衡状态时，体系中部分含硫物质及的随温度变化的理论计算结果如图所示(为该物质的物质的量)，图示温度范围内反应Ⅱ的平衡常数且基本不变。下列说法正确的是 A．曲线①表示 B． C．时，体系中、、物质的量之和为 D．点 7.（25-26高二上·江苏南京·期中）乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。一定条件下和合成乙烯的反应为。向恒容密闭容器中充入和，测得不同温度下的平衡转化率及催化剂的催化效率如图所示。 下列说法不正确的是 A．N点的平衡常数比M点的小 B．时，平衡体系中乙烯的体积分数为 C．时，当的转化率位于点时，保持其他条件不变，延长反应时间有可能使转化率达到 D．在实际生产过程中，应控制反应温度在左右 8.（25-26高二上·江苏南京·期中）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、和占所有含碳物质的物质的量分数随温度的变化如图所示。已知曲线②对应的物质为。下列说法不正确的是 A．曲线③对应的物质是 B．时，反应Ⅱ的化学平衡常数小于1 C．温度低于，曲线②对应的纵坐标数值可能大于 D．时，其他条件一定，增大压强，反应Ⅱ平衡向逆反应方向移动 9.（25-26高二上·江苏扬州·期中）恒压下，向无催化剂和有催化剂的两个反应容器中，以相同流速分别通入一定浓度NO和O2的混合气体。反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中曲线a、b所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法不正确的是 A．反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的∆H＜0 B．曲线a说明温度升高，反应速率加快 C．曲线b中M点到N点NO转化率减小，是因为催化剂活性下降 D．延长反应时间，可以使NO的转化率从M点上升至P点 10.（25-26高二上·江苏南通·期中）由下列图示得出的结论正确的是 A．图1表示合成氨反应的能量变化，则反应物的键能总和>生成物的键能总和 B．图2表示时的某物理量随压强的变化，则可能是的平衡浓度 C．图3表示恒容容器内达平衡时浓度随温度的变化，则正反应活化能>逆反应活化能 D．图4表示相同条件下和合成达平衡时的体积分数随起始的变化，则A、B两点的转化率相等 11.（25-26高二上·江苏苏州·期中）乙烯气相直接水合反应制备乙醇：  。乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下：[起始时，；a点容器体积为)]。下列分析不正确的是 A．乙烯气相直接水合反应的 B．图中a点对应的乙醇体积分数约为 C．图中压强的大小关系为： D．达到平衡状态a、b所需要的时间： 12.（25-26高二上·江苏苏州·期中）与作用分别生成、、的反应均为放热反应。工业尾气中可通过催化氧化为除去。将一定比例、和的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，的转化率、的选择性与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是 A．，当完全被催化氧化时，转移的 B．为能更有效除去且保护环境，应选择的最佳温度为 C．其他条件不变，在175~300℃范围，随着温度的升高，出口处氮氧化物的含量不断增大 D．高效除去尾气中的，需研发低温下转化率高和选择性高的催化剂 13.（25-26高二上·江苏扬州·阶段检测）催化加氢合成二甲醚可减小温室效应，发生的主要反应如下： 反应I． 反应II． 在恒压、时，若仅考虑上述反应，平衡时的转化率，和CO的选择性随温度的变化如图中实线所示。的选择性。下列说法正确的是 A． B．图中曲线a表示平衡时选择性随温度的变化 C．平衡时转化率随温度的变化可能如图中虚线所示 D．高温下使用对反应I选择性高的催化剂可提高的平衡产率 14.（25-26高二下·江苏镇江·期末）二氧化碳催化加氢制甲醇过程中的主要反应如下： 反应I：CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)　ΔH2 在密闭容器中，1.01×105Pa、n始(CO2)：n始(H2)=1：3时，CO2平衡转化率、CH3OH平衡产率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率、CH3OH实际产率随温度变化如图所示。CH3OH的产率可表示为×100%。下列说法正确的是 A．ΔH1<0，ΔH2<0 B．一定温度时，当密闭容器体积不变时，可说明反应Ⅱ达到化学平衡状态 C．从480～540K，CO的实际产率先降后升 D．500K时CO的实际产率小于平衡时的产率 15.（25-26高二上·江苏·期末）氢能源是一种清洁能源，而使用甲烷催化重整制氢在我国是一种比较成熟的工艺。 其涉及的主要反应如下： ①甲烷水蒸气重整反应：  ； ②水气变换反应：  。 请回答下列问题： (1)一定温度下，向恒容反应容器中注入初始浓度均为2 mol/L的原料气(g)、(g)，进行反应①和②，达到平衡时，测得，，此时的转化率为___________。 (2)反应②水气变换反应()，HCOOH是中间产物。在密封石英管内完全充满1 HCOOH水溶液，某温度下HCOOH分解，反应如下。 ⅰ． ⅱ． 含碳粒子浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。 已知：盐酸对反应ⅰ有催化作用。 根据图中所给的数据计算时，HCOOH的分解率为___________。下列说法不正确的是___________。 A．相同条件下，若起始时溶液中同时还含有0.1 盐酸，的最大值将变大 B．反应开始至，反应速率：ⅰ>ⅱ C．相同条件下，若起始时溶液中同时还含有0.1 盐酸，的最大值将变小 (3)在催化重整中产生的氢气可用于合成环戊烯： 环戊烯()是无色液体，主要用作共聚单体、溶剂，也可用于有机合成。在催化剂作用下，可通过环戊二烯()选择性还原制得，体系中同时存在如下反应： 反应Ⅰ：(g)+H2(g)(g)     反应Ⅱ：(g) +H2(g)(g)   反应Ⅲ：(g)+ (g) 2(g)    在相同时间内测得环戊二烯()的转化率和环戊烯()的产率与温度的关系如图所示，且体系中所有反应均未到达平衡状态。若只考虑反应Ⅰ和反应Ⅱ，表示环戊二烯()的转化率的曲线为___________ (填“”或“”)，～℃内，曲线的值增加而曲线的值减小的可能原因是___________。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题08 化学反应速率与平衡图像分析 重难目标 1.理解化学反应速率与化学平衡的内在统一，能运用勒夏特列原理从 "速率变化" 角度解释平衡移动的本质，建立 "速率是手段、平衡是结果" 的整体观念。 2.能识别 v–t、c–t、转化率（含量）–时间、转化率（含量）–温度 / 压强等图像的坐标要素；能依据图像推断反应的热效应（ΔH）、气体计量数关系（Δn）及外界条件改变，并用分子碰撞理论解释速率突变的微观原因。 3.建立"看轴→看点→看线→看趋势→定条件→验结论" 的图像分析认知模型；能依据 "先拐先平"、速率突变特征等证据链对反应特征与条件作出合理推断，形成可迁移的判读策略。 4.能设计简单的速率测定方案，将实验数据转化为图像并作出合理解释，体会图像作为化学证据的价值。 5.认识速率与平衡调控在合成氨、SO2催化氧化等工业中的应用，体会化学原理对生产实践的指导意义。 考情分析 在近几年高考试卷中，化学反应速率与平衡图像分析是化学反应速率与平衡的绝对考查重点，具有以下命题特点： 一是情境真实化：以甲醇/乙二醇合成、CO2加氢、NO催化转化等工业与实验数据为背景，呈现温度、压强、投料比多变量真实曲线，如平衡转化率与实际转化率双线、lgK-1/T 图、投料比-转化率图等。 二是设问精细化：由"先拐先平"单点判断走向"多曲线交叉＋定一议二＋拐点/交点解析"，要求由图像判反应热效应、计量数关系、催化剂活性及是否达平衡，并与三段式、K计算关联。 三是陷阱隐蔽化：高频设置"未达平衡与平衡转化率混淆"、"催化剂不改平衡转化率"、"温转化率升反判吸放热"、"恒容恒压差异"、"交点含义误读" 等陷阱，专考图像转译与证据推理能力。 一、速率—时间图像 1.“渐变”类v－t图像特征：条件改变瞬间，一条速率突变，另一条速率连续渐变，无同步断点。 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 2.“断点”类v－t图像特征：v（正）、v（逆）瞬间同时突变，二者变化幅度不等 图像 t1时刻所改变的条件 温度 升高 降低 升高 降低 适合正反应为放热的反应 适合正反应为吸热的反应 压强 增大 减小 增大 减小 适合正反应为气体物质的量增大的反应 适合正反应为气体物质的量减小的反应 3.“平台”类v­t图像特征：v（正）、v（逆）同等程度同步突变，始终满足v（正）=v（逆），平衡不移动 图像 分析 结论 t1时v′正、v′逆均突然增大且v′正＝v′逆，平衡不移动 t1时其他条件不变使用催化剂 t1时其他条件不变增大反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化) t1时v′正、v′逆均突然减小且v′正＝v′逆，平衡不移动 t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化) 4.全程速率—时间图像 (1)OB段反应速率变化的可能原因为： ①反应放热，使温度升高，反应速率加快 ②反应生成催化剂，反应速率加快 (2)BC段反应速率变化的可能原因为：反应物浓度降低，反应速率减慢 例如：Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。 原因：(1)AB段(v增大)，反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大。 (2)BC段(v减小)，溶液中c(H＋)逐渐减小，v减小。 5.解题判断流程 (1)看形态：一突一渐→浓度；两突不等→温度 / 压强；两突相等→催化剂、等体反应压强改变。 (2)比大小：突变瞬间，v（正）>v（逆）正向移动；v（正）<v（逆）逆向移动。 (3)定条件：结合平衡移动方向，推导焓变、气体计量数关系。 6.易错警示 (1)渐变只能是浓度改变；温度、压强改变一定是双向突变。 (2)速率整体升高，平衡不一定正向移动，核心对比v（正）、v（逆）相对大小。 (3)压强规律只适用于体系内全部为气体的可逆反应。 二、速率—压强(或温度)图像 1.对于速率～温度曲线：以mA＋nBpC＋qD；△Ｈ＝Ｑ为例 (1)核心规律：吸热大变，放热小变，即升温时，吸热方向速率增幅更大；降温时，吸热方向速率降幅更大。 (2)升温瞬间： a.v（逆）增幅＞v（正）→v（逆）> v（正），平衡逆向移动→正反应放热(△H<0) b.v（正）增幅＞v（逆）→v（正）>v（逆），平衡正向移动→正反应吸热 (△H>0) (3)判定逻辑：谁增幅更大，平衡就向谁的方向移动。 2.对于速率～压强曲线：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)；△Ｈ＝Ｑ为例 (1)核心规律：气数大侧大变，气数小侧小变，即加压时，气体计量数总和更大一侧速率增幅更大；减压同理。 (2)加压瞬间： a.v（逆）增幅＞v（正）→v（逆）> v（正），平衡逆向移动→m+n<p+q b.v（正）增幅＞v（逆）→v（正）>v（逆），平衡正向移动→m+n>p+q (3)判定逻辑：谁增幅更大，平衡就向谁的方向移动。 3.解题步骤 (1)看清横坐标：温度T/压强P；纵坐标：反应速率v； (2)增大T或增大P， v（正）、v（逆）同时突变上升； (3)对比增幅大小：升温看吸热方向，加压看气体分子数多的一侧； (4)瞬间速率大小判断平衡移动： v（正）>v（逆）正向移动；反之逆向移动。 4.易错警示 (1)温度、压强改变， v（正）、v（逆）一定同时突变，不存在一渐一突； (2)速率整体变大≠平衡正向移动，关键比较改变条件瞬间 v（正）、v（逆）相对大小； (3)只有全部物质均为气体，才能直接用气体计量数之和判断压强带来的速率变化幅度。 三、物质的量(或浓度)—时间图像 这类图像能说明平衡体系中各组分在反应过程中的浓度变化情况。 1、识图：在c-t图中，一般横坐标表示时间，纵坐标表示浓度或物质的量等变化，分析图时要抓住随着时间的变化曲线的基本走势问题，其重点及易错点应抓住曲线的斜率，某一时刻曲线的斜率大小就表示该时刻反应的速率快慢，曲线越陡表示反应的速率越大，曲线越平缓表示反应的速率越小。 ①横坐标：时间；纵坐标：浓度/物质的量。 ②斜率=瞬时反应速率：曲线越陡，速率越快；曲线越平缓，速率越慢。 ③曲线不再变化（平台区）：反应达到化学平衡。 2、判断规律： ①曲线下降：反应物；曲线上升：生成物。 ②达到平衡后各物质量不为 0→可逆反应。 ③外界条件影响达到平衡的时长：温度越高、压强越大、加入催化剂，达到平衡所需时间越短。 a.若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。 b.若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。 c.若为是否使用催化剂，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。 3、实例：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 (1)由图像得出的信息 ①X、Y是反应物，Z是产物。 ②t3 s时反应达到平衡状态，X、Y并没有全部反应，该反应是可逆反应。 ③0～t3 s时间段：Δn(X)＝n1－n3mol，Δn(Y)＝n2－n3mol，Δn(Z)＝n2mol。 (2)根据图像可进行如下计算 ①某物质的平均速率、转化率，如 v(X)＝ mol·L－1·s－1； Y的转化率＝×100%。 ②确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。 4、易错提醒 ①计量数之比≠平衡时物质的量之比，是变化量之比！ ②平台仅仅代表浓度不变，不是反应停止，属于动态平衡。 ③比较速率务必统一体积，物质的量图像不可直接拿来对比速率，恒容条件才可直接换算。 5、读图步骤 ①看升降：区分反应物、生成物； ②看拐点：拐点对应达平衡时刻； ③算变化：读取起始量、平衡量，求出Δn； ④求比例：由变化量之比书写化学方程式； ⑤算速率、转化率。 四、转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 该类图像中常常与化学平衡知识相联系，重在考查化学平衡相关知识点。这类图像反映了反应物或生成物的量在不同温度（压强）下对时间的关系，解题时要注意一定条件下物质含量不再改变时，应是化学反应达到平衡的特征。 1.识图 (1)横坐标：时间；纵坐标：反应物转化率α、物质百分含量。 (2)曲线出现平台（数值恒定）→反应达到化学平衡。 (3)多条曲线对比，依靠先拐先平，数值大原则判断温度、压强相对大小。 2.规律：“先拐先平，数值大”原则 分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。 ①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。如图甲中T2>T1。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如图乙中p1>p2。 ③若为使用催化剂引起，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。 【重要变换提醒】纵坐标含义不同，结论相反 ①纵坐标 =反应物转化率：转化率上升→平衡正向移动； ②纵坐标 =反应物百分含量：含量上升→平衡逆向移动。 3.实例：正确掌握图像中反应规律的判断方法 [以mA(g)＋nB(g)pC(g)中反应物A的转化率αA为例说明] ①图甲(αA-t)：中，T2>T1，升高温度，αA降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。 ②图乙(αA-t)：中，p1>p2，增大压强，αA升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反应。 ③丙图：曲线a先拐点，平衡平台相同，a使用催化剂。 4.解题两步法 (1)看拐点（定条件大小）,利用 “先拐先平数值大” 判断：T2>T1、p1>p2； (2)看平台高低（判平衡移动）,对比平衡时纵坐标数值，结合勒夏特列原理推导： ①温度维度：升温，观察转化率变化，判断反应吸热/放热； ②压强维度：加压，观察转化率变化，判断气体计量数大小关系。 5.易错警示 ①切勿跳过拐点直接对比平台；必须先定温/压大小，再分析平衡移动； ②看清纵坐标是转化率、反应物含量还是生成物含量，坐标变量更换，结论反转； ③催化剂仅缩短达平衡时间，不会改变平衡状态下转化率、物质百分含量。 五、恒温线或恒压线图像 该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度（反应物或生成物）或反应物的转化率，横坐标为温度或压强。 1.识图 (1)横坐标：温度T或压强p；纵坐标：平衡转化率α、平衡浓度c。 (2)多条曲线：恒温线（同一温度，不同压强）、恒压线（同一压强，不同温度）。 (3)图像案例分析 ①图①α-T多条压强曲线,p1>p2>p3 a.恒温下,压强越大,反应物转化率越高加压平衡正向移动,正反应气体分子数减小； b.同压强下,升温转化率降低→升温平衡逆向移动,正反应放热ΔH<0。 ②图②c-p多条温度曲线,T1>T2 恒压下,温度越高,平衡浓度越大→升温平衡逆向移动,正反应放热H<0。 【名师点睛】解答此类图像问题，往往可作分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线——恒压线或恒温线，然后进行定一议二，从而可解决问题。 2.规律： (1)“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的系数的大小关系。如乙中任取两条压强曲线研究，压强增大，αA增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，甲中任取一曲线，也能得出结论。 (2)通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。 3.解题方法：定一议二作垂直横轴的辅助虚线，固定一个变量（温度 / 压强不变），只讨论另一个变量改变带来的平衡移动。 (1)恒温（固定T），改变压强：对比同温度下不同压强对应的纵坐标，判断气体计量数关系； (2)恒压（固定p），改变温度：对比同压强下不同温度对应的纵坐标，判断反应热效应。 4.解题步骤 (1)分清坐标轴含义与曲线类型（恒温线/恒压线）； (2)画竖线，固定单一条件，落实定一议二； (3)观察纵坐标变化趋势，判断平衡移动方向； (4)利用勒夏特列原理，推导焓变、气体计量数大小关系。 5.易错警示 (1)禁止同时改变温度、压强两个变量分析平衡，必须固定其一； (2)区分纵坐标：转化率上升 = 平衡正向移动；反应物平衡浓度上升=平衡逆向移动； (3)该图像全部为平衡状态数据，不存在建立平衡的过程，不能使用“先拐先平数值大”。 六、转化率—时间—温度(或压强)图像 已知不同温度或压强下，反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。[以反应aA(g)＋bB(g)cC(g)中反应物的转化率αA为例说明] 1.识图 (1)横坐标：时间t；纵坐标：反应物平衡转化率αA。 (2)曲线出现水平平台：反应达到化学平衡；多条曲线对比，使用先拐先平，数值大法则。 (3)图像分析(反应：aA(g)+bB(g)=cC(g) ①甲图(αA-t,温度曲线T1、T2)：T2先拐点→T2>T1；升温(T1→T2),平衡转化率降低→升温平衡逆向移动，正反应放热△H<0。 ②乙图(αA-t,压强曲线P1、P2)：p1先拐点→p1>p2；加压(p2→p1),平衡转化率升高→加压平衡正向移动，a+b>c。 ③丙图(曲线a、b)：a先拐点，平衡平台高度一致；速率加快、平衡不移动→a使用催化剂。 2.规律：先拐先平，数值大 拐点越早，达平衡耗时越短，反应速率越快： (1)温度维度：先出现拐点⇒温度更高； (2)压强维度：先出现拐点⇒压强更大； (3)催化剂：曲线先拐点，平衡平台高度不变（只加快速率，不改变平衡限度）。 3.解题两步流程 (1)看拐点：运用先拐先平数值大，判断温度/压强相对大小； (2)看平台：对比平衡转化率高低，结合勒夏特列原理，判断热效应、气体计量数关系。 4.易错警示 (1)分析顺序不能颠倒：先依据拐点定温、压大小，再分析平衡移动； (2)注意纵坐标变量切换：若纵坐标改为物质百分含量，平衡移动结论相反； (3)本图像包含建立平衡过程，适用 “先拐先平”；恒温/恒压线（无时间轴）不能使用该规律，采用 “定一议二”。 七、几种特殊平衡图像 1.反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 以化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例 (1)图像特征：曲线存在唯一拐点M ①M点含义：体系恰好达到化学平衡； ②M点左侧：反应正向进行，v正>v逆，尚未平衡； ③M点右侧：温度改变，平衡发生移动，可用勒夏特列原理判断焓变。 (2)规律：升温，反应物A%上升、生成物 C%下降⇒平衡逆向移动，正反应△H<0。 2.化学平衡曲线外的非平衡点分析 对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)， (1)曲线上所有点(L):平衡点,v正=v逆； (2)曲线上方E点：A%大于此压强或温度时平衡体系中的A%，E点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，E点v正>v逆； (3)曲线下方F点：A%小于此压强或温度时平衡体系中的A%，E点必须向逆反应方向移动才能达到平衡状态，所以，反应物百分含量<平衡含量,反应逆向建立平衡,v正<v逆。 3.投料比与转化率或产率相关图像 (1)在工业生产中，为了提高转化率或产率，从原料的利用率研究分析，我们可以得到投料比与转化率或产率相关图像，通过图像分析我们可以得到最佳投料比。 (2)实例分析：在保持体系总压为105 Pa的条件下进行反应：SO2＋O2SO3，原料气中SO2和O2的物质的量之比m[m＝]不同时，SO2的平衡转化率与温度(t)的关系如图所示： ①同温同压下：m越大(SO2占比越高),α(SO2)越小； ②结论：m1>m2>m3； ③工业启示：增大廉价反应物(O2)比例，提高昂贵原料(SO2)转化率。 4.产物选择性图像 (1)概念（多平行竞争反应体系）：存在主、副两条竞争反应： A P（目标产物） A Q（副产物） ①选择性(S):已转化的反应物中，生成目标产物的占比 S=（转化为目标产物的反应物物质的重/消耗的反应物总物质的量)×100% ②三大指标关系：目标产物产率=反应物转化率×产物选择性 ③辨析：转化率只看原料消耗多少；选择性看重消耗原料生成目标产物的比例。 (2)常见图像分类与图像解读 ①图像1：选择性—温度图像（S-T曲线） 实例分析：CO2与H2在催化剂作用下发生以下反应：反应i．CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) △H；反应ii．CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g) △H>0。下表是几种物质的标准摩尔生成焓（在101 kPa时，由最稳定单质合成1 mol指定产物时所放出的热量）。在一定压强下，按n(H2):n(CO)=1:1投料，反应相同时间，CO2的转化率及HCOOH选择性（甲酸选择性）随温度变化曲线如图所示， 【图像特征】曲线常出现峰值；低温缓慢上升，超过最佳温度后选择性持续下降 【图像解读】 a.峰值左侧（较低温度）：反应未达平衡，升温加快主反应速率，目标产物选择性升高； b.峰值右侧（温度过高）：一方面高温促进副反应发生，副反应竞争增强；若主反应为放热反应，升温使主反应平衡逆向移动，最终选择性下降。 【结论】温度过高，不利于提升目标产物选择性。 ②图像 2：选择性 — 压强图像（S-p 曲线） 实例分析： 主反应：CH3COOH(g)+2H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)（气体分子数减少） 副反应： CH3 COOH(g)+CH3CH2OH(g)CH3COOCH2CH3(g)+H2O(g) （气体分子数不变） 【图像特征】随压强增大，选择性上升/下降，趋势由主、副反应气体计量数决定 【图像解读】 a.若主反应气体分子数减小、副反应气体分子数不变：加压有利于主反应，选择性上升； b.若主反应气体分子数增大：加压抑制主反应进行，选择性降低； c.工业催化体系普遍规律：高压易诱发副反应，多数情况下选择性随压强升高而降低。 (3)图像分析解题流程 ①看坐标轴：横坐标（T、p、时间、投料比、催化剂用量）；纵坐标（目标产物选择性）； ②分区判断：低温/反应初期→速率、活化能主导，慎用勒夏特列原理；高温、充分反应→平衡主导，可用平衡移动原理； ③描述曲线变化：结合竞争副反应、活化能、催化剂活性、平衡移动解释趋势； ④条件优选：选取条件时，需要同时兼顾反应速率、原料转化率、产物选择性，追求高产率。 5.易错警示 (1)M点左侧不能用勒夏特列原理，此时反应未达平衡；只有拐点右侧属于平衡移动； (2)投料比图像牢记：增大一种反应物投料，自身转化率降低，另一反应物转化率升高； (3)判断E、F点移动方向：目标是向着曲线（平衡状态）靠拢。 题型01 速率图像分析 【典例1】（25-26高二上·江苏·阶段检测）为研究降解有机污染物速率的影响因素。分别利用三份溶液在不同温度和下进行催化降解实验，随时间变化如图所示。下列说法不正确的是 A．实验①，在内，的分解平均速率为 B．实验③，说明在该实验条件下，催化剂可能失活，有机物不能降解 C．对比实验①和②，在反应至时，的分解百分率相等 D．对比实验①和②，在内，能说明的分解速率受温度影响更大 【答案】A 【解析】A．实验①中，内，初始浓度为，时浓度为，浓度变化量，平均速率，A错误；B．实验③中，浓度始终为初始值（），无降解，可能是因为pH=10条件下催化剂失活导致反应无法进行，B正确；C．实验①和②初始浓度均为，时两者浓度都接近0，分解百分率均为100%，相等，C正确；D．实验①和②pH相同，仅温度不同，内温度更高的实验②的浓度下降更快，能说明的分解速率受温度影响更大，D正确；故答案选A。 【对练1】（25-26高二下·江苏徐州·阶段检测）一定条件下，溶液的酸碱性对光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列说法正确的是 A．在时，和时R的降解率相等 B．溶液酸性越强，R的降解速率越小 C．R的起始浓度不同，无法判断溶液的酸碱性对R的降解速率的影响 D．内，时R的降解速率为 【答案】A 【解析】A．在时，pH＝2和pH＝7时反应物R都能完全反应，降解率都是100%，故A正确；B．由斜率可知pH越小降解速率越大，即溶液的酸性越强，R的降解速率越大，故B错误；C．同一pH条件下，R的起始浓度与降解速率的关系：曲线斜率增大，则降解速率越小，即R的起始浓度越小，降解速率越小，故C错误；D．20～25min之间，pH＝10时R的平均降解速率为，故D错误；答案选A。 【对练2】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）某温度时，在5 L体积不变的密闭容器中三种气体物质的量随时间的变化关系如下图所示。下列说法不正确的是 A．该反应的化学方程式为 B．该反应的平衡常数 C．5 min时，容器中混合气体的密度等于反应前的 D．5 min后，三种气体的物质的量不再变化的原因是反应达到了平衡状态 【答案】B 【解析】A．由图像可知，X、Y物质的量随时间减少（反应物），Z增加（生成物）。初始时；5 min 平衡时。变化量，变化量之比=1:1:2即化学方程式为，A正确；B．平衡常数，B错误；C．密闭容器体积不变，气体总质量守恒（质量守恒定律），密度始终不变，5 min时密度等于反应前，C正确；D．平衡状态特征为各物质的量不再变化，5 min 后物质的量不变说明达到平衡，D正确；故答案选B。 题型02 平衡组分—温度（n/φ/lg n）分析 【典例2】（25-26高二下·江苏常州·期末）将燃煤尾气中的转化为硫，并利用实现循环再生过程中的主要反应如下： 反应Ⅰ 反应Ⅱ 反应Ⅲ 向固定容积的容器中投入1 mol、1 mol和0.1 mol发生上述反应。平衡时各气态物种的随温度的变化关系如图所示，为气态物种物质的量。已知：在图示温度范围内，反应Ⅱ的平衡常数基本不变。下列说法错误的是 A．甲线代表的物种是 B．、 C．温度下，反应达平衡时，为，则容器中剩余为 D．温度下，压缩容器体积，产率增大，则重新达平衡时减小 【答案】B 【分析】给出的三个反应为： I. II. ，平衡常数 ，数值很大，说明反应II接近完全进行 III. 投料：，，，固定容积，图像纵坐标越靠上越大，对应气态物质的物质的量越大。 【解析】A．初始仅投入0.1mol ，由H守恒可知H2S物质的量远小于S2，结合纵坐标的变化规律，可得甲线对应，A正确；B．纵坐标越靠下越小，温度升高时，物质的量减小，说明反应Ⅰ升温平衡逆向移动，；温度升高时物质的量增大，说明反应Ⅲ升温平衡逆向移动，，B错误；C．反应Ⅱ平衡常数，得，气相S守恒：初始投入1 mol CaS(s)和1 mol SO2(g)，总硫为2 mol，由于固相无论如何转化，CaS和CaSO4的总物质的量恒等于Ca的总量（1 mol），因此固相永远占据1 mol S。这意味着气相中的 S 元素总量恒为1 mol， 由此得到等式①：，气相H守恒：初始投入0.1 mol H2（包含0.2 mol H原子），体系中含H气体分子均含2个H原子，由此得到等式②：，两式相减，可得，代入交点可得，由得，则T1温度下剩余，C正确；D．压缩体积后，反应Ⅰ、Ⅲ正向移动，产率增大，结合，反应消耗，减小，故也减小，D正确；故选B。 【对练1】（25-26高二下·江苏扬州·期末）水煤气是H2的主要来源，C-H2O-CaO体系制H2的主要反应如下： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   恒压条件下，投入C、H2O、CaO的量一定。体系达平衡后，气态物质中CO、CO2和H2物质的量分数随温度的变化关系如图所示。 已知：图示温度范围内C(s)均已反应完全且。下列说法正确的是 A．曲线b表示H2 B．的焓变 C．温度为T1，若此时气体总物质的量为4.0 mol，则n(CaCO3)为1.0 mol D．温度为T2，向平衡体系中再通入少量CO2，重新达平衡后，c(CO2)不变 【答案】D 【分析】图示温度范围内C(s)已完全反应，则反应Ⅰ已经进行完全，反应Ⅱ和Ⅲ均为放热反应，从开始到T1，温度不断升高，反应Ⅱ和Ⅲ逆向移动，依据反应Ⅱ，H2的量减小，摩尔分数减小，CO的量升高，摩尔分数增大，且二者摩尔分数变化趋势相反，所以a曲线代表H2的摩尔分数的变化，b曲线代表CO的摩尔分数的变化，则c曲线代表的CO2摩尔分数随温度的变化，开始阶段CO2的摩尔分数升高，说明在这段温度范围内，反应Ⅲ占主导，继续升温，已完全分解，只发生反应Ⅱ，所以的摩尔分数减小。 【解析】A．根据以上分析，a曲线代表H2的摩尔分数的变化，b曲线代表CO的摩尔分数的变化，故A错误；B．根据盖斯定律Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ得的焓变，故B错误；C．温度为T1，若此时气体总物质的量为4.0 mol，则H2、CO、CO2、H2O(g)的物质的量依次为4mol×0.5=2mol、4mol×0.15=0.6mol、4mol×0.05=0.2mol、(4-2-0.6-0.2)=1.2mol，设反应Ⅰ生成CO和H2物质的量都为xmol，反应Ⅱ消耗CO物质的量为ymol、生成H2物质的量为ymol，则x+y=2、x-y=0.6，解得x=1.3、y=0.7，反应Ⅱ生成CO2物质的量为0.7mol，反应Ⅲ消耗CO2物质的量为0.7mol-0.2mol=0.5mol，则由反应Ⅲ知，此时CaCO3(s)物质的量为0.5mol，故C错误；D．温度为T2，若向平衡体系中通入少量CO2，反应Ⅲ的K=，温度不变，K不变，则CO2的浓度不变，重新达平衡后，c(CO2)不变，故D正确；选D。 【对练2】（25-26高二下·江苏泰州·期中）Ti与反应制过程中的主要反应（忽略其他副反应）为： 反应Ⅰ       反应Ⅱ       反应Ⅲ       反应Ⅳ       向恒容密闭容器中投入与10.0 mol Ti，平衡时反应体系中各组分的物质的量随温度的变化如图所示。 下列说法正确的是 A． B．曲线Ⅰ对应的物质为 C．时，的平衡转化率为 D．升高温度、延长反应时间均有利于提高的平衡产率 【答案】C 【解析】A．根据盖斯定律，反应Ⅲ=反应Ⅰ+2×反应Ⅱ，因此，代入数据：，A错误；B．反应Ⅱ、Ⅲ为吸热反应，升高温度平衡正向移动；反应Ⅳ：，气态物质凝华放热，升高温度平衡逆向移动；因此温度升高，物质的量越来越多，因此曲线Ⅱ对应；则曲线Ⅰ对应，B错误；C．时，，，；依据Ti原子守恒，，因此，的平衡转化率，C正确；D．平衡产率是反应达到平衡时的产率，延长反应时间不能改变平衡状态，因此不能提高平衡产率，D错误；故选C。 题型03 转化率＋选择性/产率/比值—温度图像的分析 【典例3】（25-26高二上·江苏泰州·期末）MgCO3(s)和H2反应生成CH4涉及的主要反应有 ①   ②   ③   100 kPa下，在密闭容器中投入1 mol MgCO3(s)和1 mol H2(g)发生反应，平衡时MgCO3、H2的转化率和CH4、CO2的选择性随温度的变化如图所示。 已知：含碳生成物的选择性。下列说法不正确的是 A．从200℃升高至400℃，平衡时增大 B．从200℃升高至600℃，平衡时增大 C．550℃，平衡时 D．从500℃升高至600℃，平衡时反应②中CO2变化量大于反应③中CO2变化量 【答案】D 【解析】A．反应是吸热反应，从200℃升高至400℃，温度升高，平衡正向移动，碳酸镁的平衡转化率增大，平衡时增大，A正确；B．从200℃升高至600℃，的转化率随温度升高而降低，说明平衡时剩余增多；反应为放热反应，升温时平衡向左移动使消耗减少，主导趋势导致增大，B正确；C．550℃时，的选择性为10%，的选择性为70%，则的选择性为，由的选择性，的选择性，故平衡时，C正确；D．从500℃升高至600℃，反应①停止，温度升高，反应逆向移动，反应正向移动。由图可知，、选择性显著下降，说明的选择性显著上升，物质的量的增加量大于物质的量的减少量。由于反应和反应中与产物的化学计量数之比均为，故反应中的变化量大于反应中的变化量，D错误；故选D。 【对练1】（25-26高二上·江苏宿迁·期末）向某密闭容器中充入和，在催化剂作用下发生反应： ①   ②   ③   的平衡转化率和生成物的选择性随温度变化如下图所示(不考虑其它因素影响)。 已知：生成物A的选择性。 下列说法正确的是 A．一定温度下，使用高效催化剂能提高氢气的平衡转化率 B．在220℃条件下，平衡时的物质的量为0.54 mol C．温度高于280℃，反应③右移程度大于反应①左移程度 D．其他条件不变，增大压强，图中点X将可能下调至点Y 【答案】C 【分析】反应①②为放热反应，升高温度平衡逆向移动，反应③为吸热反应，升高温度平衡正向移动。黑圆点对应CO选择性，随温度升高而增大，符合反应③升温正移的趋势；白圈对应选择性，随温度升高而减小，符合反应①②升温逆移的趋势；黑方块对应平衡转化率，低温段反应①为主，升温逆移导致转化率下降，高温段反应③为主，升温正移导致转化率上升，与曲线趋势一致。 【解析】A．催化剂只能改变反应速率，不影响平衡移动，不能提高氢气的平衡转化率，A错误；B．220℃时，转化的，根据选择性定义，，，，反应①生成的等于反应①消耗的量，即，反应②生成的，反应③生成的，总，B错误；C．温度高于280℃时，平衡转化率随温度升高而增大，说明升高温度时，反应③正向移动消耗的量大于反应①逆向移动生成的量，即反应③右移程度大于反应①左移程度，C正确；D．其他条件不变，增大压强，反应①为气体分子数减小的反应，平衡正向移动，反应②③为气体分子数不变的反应，平衡不移动；而反应①平衡正向移动，导致CH3OH的浓度增大，反应②平衡正向移动，CH3OCH3的选择性增大，即图中点X将不可能下调至点Y，D错误；故选C。 【对练2】（25-26高二上·江苏南通·期末）甲醇水蒸气重整法可获得，主要反应为         在一定条件下，向密闭容器中充入和的混合气体，反应相同时间，测得不同温度下，的转化率与的选择性[]如图所示(曲线为选择性)。下列说法正确的是 A．给定条件下，的选择性随温度升高而减小 B．范围内，随着温度的升高的浓度逐渐减小 C．保持温度恒定，增加可使与的转化率达到相等 D．其他条件不变，升高容器温度，的平衡产率下降 【答案】C 【分析】已知曲线a为选择性，随温度升高逐渐下降，剩余单调上升的曲线对应的转化率。 【解析】A．的选择性为1减去选择性，选择性随温度升高而减小，故的选择性随温度升高而增大，A错误；B．240℃~300℃范围内，转化率的上升幅度大于选择性的下降幅度，生成的物质的量为反应的物质的量乘以选择性，故的物质的量随温度升高而增大，容器体积恒定，的浓度逐渐增大，B错误；C．初始投料比为1时，仅第一个反应消耗，第二个反应仅消耗，故的转化率低于的转化率，保持温度恒定，增加，即增大的起始量，第一个反应正向移动，的转化率升高，的转化率降低，可使两者达到相等，C正确；D．两个反应的正反应均为吸热反应，其他条件不变，升高容器温度，平衡均正向移动，的平衡产率升高，D错误；故选C。 题型04 转化率—温度图像分析 【典例4】（25-26高二下·江苏盐城·期末）甲烷和水蒸气催化重整制氢过程中的主要反应为 ① ② 在装有催化剂的密闭容器中，、时，若仅考虑上述反应，平衡时转化率和CO转化率随温度的变化如图所示。 CO转换率 下列说法正确的是 A．反应的焓变 B．曲线a表示平衡时转化率随温度的变化 C．850℃平衡时生成的比550℃平衡时生成的少 D．相同条件下，和总物质的量不变，越小，产量越高 【答案】D 【解析】A．根据盖斯定律，将反应①+②可得到目标反应，焓变，A错误；B．反应①，是吸热反应，升高温度平衡正向移动，转化率随温度升高而增大；反应②，是放热反应，升高温度平衡逆向移动，转化率随温度升高而降低， 图中曲线a随温度升高转化率下降，曲线b随温度升高转化率增大，因此曲线b才是的转化率曲线，a是的转化率曲线，B错误；C．由选项B分析知b是的转化率曲线，a是的转化率曲线；设初始，，结合图像数据计算：550℃：转化率为30%，生成；转化率为90%，则；850℃：转化率为90%，生成，转化率为50%，则，，850℃生成的更多，C错误；D．相同条件下，和总物质的量不变，越小，的物质的量越大，的物质的量越小，在水过量的前提下（结合实际生产，合理！），转化的总量增加，的产量越高，D正确；故选D。 【对练1】（25-26高二下·江苏盐城·期中）与重整生成和CO的过程中发生的主要反应有： 反应I：   反应II：   在下，将的混合气体置于密闭容器中，不同温度下重整体系中和的平衡转化率如图所示。下列说法正确的是 A．升高温度反应I向正向移动，反应II向逆向移动，但反应速率都增大 B．由图推知，体系中可能存在反应 C．恒温下压缩反应体系，反应II平衡不发生移动 D．500~800℃间，改用选择性催化剂可以使两条曲线重合 【答案】B 【解析】A．反应I和反应II的均为正值，均为吸热反应，根据勒夏特列原理，升高温度时，两个反应的平衡均向正反应方向移动，而非反应II逆向移动；且温度升高，活化分子百分数增加，所有反应的反应速率都会增大，A错误；B．若体系中只发生反应I和反应II：反应I中与按消耗，反应II会额外消耗，理论上的转化率应大于；但图像中相同温度下转化率小于，说明体系中存在额外生成的副反应。反应会生成，降低其转化率，与图像现象吻合，B正确；C．恒温压缩时，容器内压强增大，反应I是气体分子数增大的反应，平衡逆向移动，反应I平衡逆向移动会改变体系中各组分的浓度，从而使反应II的平衡发生移动，C错误；D．催化剂只能改变反应速率，不影响平衡状态，无法改变平衡转化率，因此不能使和的平衡转化率曲线重合，D错误；故选B。 【对练2】（25-26高二上·江苏南京·期末）和能发生如下反应： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   其他条件相同，投料比为时，或的平衡转化率与温度变化关系如图所示，下列说法正确的是 A．一定条件下，使用高效催化剂可以提高的平衡转化率 B．其他条件不变，550～600 ℃，升高温度更有利于反应Ⅰ正向进行 C．其他条件不变，增大压强，反应Ⅰ、Ⅱ平衡不移动，反应Ⅰ、Ⅱ的不变 D．其他条件不变，投料比为，高于1.0 【答案】B 【解析】A．催化剂可以提高化学反应速率，缩短达到平衡的时间，但不会改变平衡转化率，A错误；B．反应Ⅰ和Ⅱ均为吸热反应（），升高温度平衡均正向移动，且反应Ⅰ焓变更大（吸热更多），温度对其平衡移动的影响更显著。从图像可知：升高温度时，（反应Ⅰ的反应物）转化率增幅更大，且逐渐增大（反应Ⅰ生成，反应Ⅱ消耗生成，增大说明相对含量增加，证明升高温度更促进反应Ⅰ正向进行），B正确；C．反应Ⅰ是气体分子数增大的反应（左：气体，右：气体），增大压强，反应Ⅰ平衡会逆向移动；平衡常数只与温度有关，不变，但整体平衡发生移动，C错误；D．设反应Ⅰ消耗，反应Ⅱ消耗（，反应Ⅱ一定发生），则平衡时，，因此，比值一定小于，D错误；故答案选B。 题型05 化学平衡图像中特殊图像的分析 【典例5】（25-26高二下·江苏南京·期中）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 CO2(g)＋H2(g) = CO(g)＋H2O(g)    ΔH1= +41.2 kJ·mol-1 ② CO(g)＋2H2(g) = CH3OH(g)        ΔH2 225℃、下，将一定比例 CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及、、……位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和 CH3OH的体积分数如图所示。下列说法错误的是 A．反应②的焓变ΔH2<0 B．L4处与L5处反应①的平衡常数K不相等 C．L5处H2O的体积分数小于L6处 D．混合气从起始到通过L1处，①中CO的生成速率小于②中CH3OH的生成速率 【答案】D 【解析】A．由图像可知，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，，故A正确；B．装置为绝热反应管，处与处的温度不同，故反应①的平衡常数不相等，故B正确；C．从到，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，而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，增大，反应②为气体分子数减小的反应，且没有的消耗与生成，故n总减小而增加，即的体积分数会增大，所以处的的体积分数大于处，故C正确；D．处的体积分数大于 ，说明生成的的物质的量大于，两者反应时间相同，说明的生成速率大于 的生成速率，故D错误；故选D。 【对练1】（25-26高二上·江苏常州·阶段检测）乙烯可用于制备乙醇：。向10 L某恒容密闭容器中通入和发生上述反应，测得的平衡转化率与投料比以及温度的关系如图所示。下列说法正确的是 A． B．a、b点对应的平衡常数 C．a点对应的体系中，反应从开始到平衡的2 min内， D．b点对应的体系中， 【答案】D 【解析】A．该反应为放热反应（），升高温度平衡逆向移动，乙烯的平衡转化率减小，由图可知，相同投料比X时，对应的乙烯平衡转化率高于，说明温度更低，即，A错误；B．平衡常数K仅与温度有关，a处于温度、b处于温度，由A可知，温度升高平衡逆向移动，K减小，即，B错误；C．a点X=1.0，即与的物质的量相等，得m=2，据图中信息列三段式：，容器体积为10 L ，反应时间2 min ，则，C错误；D．由a、b、c点可知，a、c点对应的平衡常数相等，b、c点对应的体系起始投料比相同，将c点对应的体系列三段式：，则，解得m=1.8，b、c点对应的体系起始投料比相同，所以b点对应体系中，m=1.8，D正确；故答案选D。 【对练2】（25-26高二上·江苏泰州·期末）反应1：及反应2：的(K为平衡常数)与温度倒数()的关系如图所示，图中两条线几乎平行，且(R为常数，c为截距)。下列说法正确的是 A．C40H10与C40H18互为同系物 B．1 mol 电子数目约为 C．图中两条线几乎平行，是由于在反应过程中断裂和形成的化学键相同 D．升高温度反应2生成C40H10的速率增大，但的平衡转化率减小 【答案】C 【分析】反应1：及反应2：的两个反应，及关系式(R为常数，c为截距)。从图像可以看出：lnK随1/T增大而减小，即随温度T升高而增大，说明K随温度升高而增大，因此两个反应均为吸热反应(ΔH>0)。同时两条线几乎平行，说明两条线的斜率几乎相等，即两个反应的ΔH几乎相等。 【解析】A．同系物是指结构相似，分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机化合物。C40H10与C40H18不满足相差若干个“CH2”原子团，不互为同系物，A错误；B．1个·C40H19中，C原子含6个电子，H原子含1个电子，·表示未成对电子，1个·C40H19电子数为40×6+19×1=259，则1 mol ·C40H19电子数日约为259×6.02×1023=2.59×6.02×1025， B错误；C．两个方程的焓变相同。从化学键角度分析，焓变等于断键吸收的能量减去成键释放的能量，故说明反应过程中，断裂和形成的化学键相同，C正确；D．升高温度，反应2正逆反应速率都增大，由图可知反应2的lnK随1/T减小而增大，即升高温度K增大，平衡正向移动，C40H11的平衡转化率增大，D错误；故选C。 1.（25-26高二上·江苏苏州·期中）与作用同时发生如下反应：，，，三个反应均为放热反应。工业尾气中可通过催化氧化为除去。将一定比例、和的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，的选择性()、的转化率与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是 A．时，完全被催化氧化，转移 B．工业催化氧化去除，应选择的适宜温度在以上 C．在范围，随温度升高，出口处氮氧化物物质的量增大 D．高效除去尾气中的，需研发低温下转化率高和选择性高的催化剂 【答案】B 【分析】选择性 三个反应：，化合价从，1 mol失去3 mol。 ，化合价从，1 mol失去5 mol 。 ，化合价从，1 mol失去4 mol 。 【解析】A．250℃时存在副反应生成、，这两类产物对应的失电子数大于3 mol；只有完全生成时，1 mol转移3 mol。 体系同时发生多个反应，因此总转移电子 ，A正确；B．工业目标为除去，且氧化产物优先为（避免生成有毒氮氧化物）。 由图可知，温度高于250℃时选择性持续下降，更多转化为、，产生污染物。因此适宜温度不应高于 250℃，B错误；C．225∼300℃，温度升高，选择性不断降低，说明更多转向生成、；同时转化率维持高位，因此出口氮氧化物总量增大，C正确；D．低温条件下，现有曲线体现：温度低时选择性更高；当前低温下转化率不足。想要高效除，需要研发低温催化剂，同时实现高转化率、高选择性，减少氮氧化物副产物，D正确；故选B。 2.（25-26高二上·江苏连云港·期中）催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术。催化加氢主要反应有： 反应Ⅰ．   反应Ⅱ．   压强分别为、时，将和的混合气体置于密闭容器中充分反应，不同温度下体系中的平衡转化率和、CO的选择性如图所示。 (或CO)的选择性 下列说法正确的是 A．反应为吸热反应 B．曲线③、④表示CO的选择性，且 C．相同温度下，反应I、Ⅱ的平衡常数 D．a点时可以获得的物质的量为0.09 mol 【答案】D 【解析】A．根据盖斯定律，由反应减去反应得到，，为放热反应，A错误；B．温度升高，反应平衡逆向移动，选择性降低，反应平衡正向移动，选择性升高，故③、④表示的选择性；压强增大，反应平衡正向移动，选择性减小，相同温度下曲线④的选择性低于曲线③，故，B错误；C．平衡常数仅与温度有关，反应的平衡常数随温度升高而减小，反应的平衡常数随温度升高而增大，未给定具体温度，无法比较和的大小，C错误；D．a点温度为，的平衡转化率为30%，参与反应的，此时的选择性为30%，故，D正确；故选D。 3.（25-26高二上·江苏扬州·期中）合成二甲醚的反应体系中主要涉及如下反应： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   在压强3.0 MPa、时，的平衡转化率、CO的选择性和的选择性随温度变化情况如图所示(X的选择性)。下列说法正确的是 A．由CO与合成的热化学方程式为   B．图中代表CO选择性的是曲线B C．低温区更适宜提高平衡时的产量 D．300℃时，减小的值或增大压强，均能使平衡转化率增大 【答案】C 【解析】A．根据盖斯定律，用反应Ⅱ减去反应Ⅰ可得目标热化学方程式： ，，是放热反应而非吸热，A错误；B．反应Ⅰ是吸热反应，温度升高平衡正向移动，CO的选择性应随温度升高而增大，对应图中持续上升的曲线C；二甲醚相关的反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应，温度升高平衡逆向移动，二甲醚选择性随温度升高而降低，对应曲线A，因此代表CO选择性的不是曲线B，B错误；C．低温区时，反应Ⅱ、Ⅲ均正向自发程度大，二甲醚的选择性很高，同时虽然反应Ⅰ（吸热）被抑制，但主反应生成二甲醚的趋势占优，更有利于提高平衡时二甲醚的产量，C正确；D．减小的值，相当于在量不变时减少的量，的平衡转化率会降低；增大压强，反应Ⅱ是气体分子数减少的反应，平衡正向移动，反应Ⅰ、Ⅲ气体分子数不变，压强不直接影响二者平衡，但反应Ⅱ正向移动使浓度增大，推动反应Ⅲ正向移动，总转化率增大，D错误；故选C。 4.（25-26高二上·江苏连云港·期末）催化加氢合成二甲醚()是一种实现“碳中和”的理想方法。其中涉及的反应有： Ⅰ.   Ⅱ.   Ⅲ.   在恒容密闭容器中充入4mol，2mol发生反应。平衡时的转化率、CO的选择性(生成物A的选择性)、的选择性随温度变化如图所示(不考虑其他因素影响)。 下列说法正确的是 A．选用高效催化剂能提高平衡时CO的产率 B．曲线a为的选择性曲线 C．260℃时，反应Ⅲ的平衡常数约为0.26 D．高于270℃，反应Ⅰ、Ⅱ平衡正移的程度大于反应Ⅲ平衡逆移的程度 【答案】C 【解析】A．催化剂只能加快反应速率，不影响化学平衡，无法提高平衡时CO的产率，A错误；B．反应Ⅰ（生成）为放热反应，升高温度平衡逆向移动，的选择性应随温度升高而降低。曲线a随温度升高呈上升趋势，不符合二甲醚选择性变化规律，B错误；C．260℃时，转化率为50%，则反应的为2mol×50%=1mol。CO选择性为36%，根据定义：，解得n(CO)=1×36%=0.36mol，即反应Ⅲ生成的，同时生成，二甲醚的选择性为50%，则，解得，则反应Ⅰ消耗的，生成，消耗。反应的二氧化碳总量为1mol，反应Ⅰ消耗的二氧化碳量0.5mol，反应Ⅲ消耗0.36mol，因此反应Ⅱ消耗二氧化碳量1-0.5-0.36=0.14mol，生成水0.14mol，消耗氢气0.42mol。反应Ⅲ消耗的氢气量0.36mol，因此总消耗氢气量：1.5+0.42+0.36=2.28mol，平衡时。结合反应Ⅲ：，通过计算各物质平衡浓度，平衡量=1mol，平衡量=1.72mol，平衡量=1.25mol，CO平衡量=0.36mol。平衡常数，C正确；D．反应Ⅰ、Ⅱ为放热反应，升高温度平衡逆向移动；反应Ⅲ为吸热反应，升高温度平衡正向移动。高于270℃时，Ⅰ、Ⅱ平衡逆移，Ⅲ平衡正移，且反应Ⅲ平衡正移程度大于反应Ⅰ、Ⅱ平衡逆移的程度，D错误；故选C。 5.（25-26高二下·江苏扬州·阶段检测）利用作催化剂，可将废气中的转化为硫单质，涉及的反应主要有： 反应： 反应： 将的混合气体以一定流速通过反应管，其他条件不变，出口处的转化率及S的选择性随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A．低于300℃时，反应的速率大于反应 B．硫单质的产率随温度的升高而上升 C．300℃时，出口处的气体中的体积分数约为40% D．增大体系压强，S单质的平衡选择性减小 【答案】D 【解析】A．低于时，的选择性接近，说明反应生成的全部被反应消耗，没有剩余，证明反应速率大于反应，因此反应速率小于反应，A错误；B．硫单质的产率 = 转化率 × 的选择性。温度超过后，转化率接近，但选择性下降幅度大于转化率增幅，产率随温度升高而降低，因此产率先升后降，B错误；C．设初始投料，，总物质的量为。时，转化率为，选择性为，总反应为：，消耗二氧化硫，生成，反应前后气体总物质的量不变，仍为，因此的体积分数为，不是，C错误；D．反应：，正反应气体分子数减少，增大压强平衡右移；反应：，正反应气体分子数增加，增大压强平衡左移。因此增大压强，反应逆向移动，不能充分转化为，更多最终以形式存在，的平衡选择性减小，D正确；故选D。 6.（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）工业上可用将燃煤尾气中的转化生产，涉及的反应如下： 反应I：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   在恒压密闭容器中，按、和投料。达平衡状态时，体系中部分含硫物质及的随温度变化的理论计算结果如图所示(为该物质的物质的量)，图示温度范围内反应Ⅱ的平衡常数且基本不变。下列说法正确的是 A．曲线①表示 B． C．时，体系中、、物质的量之和为 D．点 【答案】D 【解析】A．结合反应Ⅲ，随着温度升高，n(H2S)减小，n(H2)增加，n(S2)也应该增加（比氢气增加幅度小），又n(CaS)增加，则升高温度反应Ⅰ平衡可能逆移，n(S2)减小，总体分析，曲线②表示平衡时S2的lgn值随温度的变化，曲线①表示平衡时SO2的lgn值随温度的变化，A错误；B．升高温度，CaS、SO2增加，反应I逆移，故逆向吸热，，B错误；C．1300 K时，根据硫元素守恒，，C错误；D．反应Ⅱ的平衡常数且基本不变，，则，M点硫化氢与氢气的物质的量相等，设n(H2)=a mol，则n(H2S) =a mol，由氢原子守恒，，则，结合，可得，，D正确；故答案选D。 7.（25-26高二上·江苏南京·期中）乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。一定条件下和合成乙烯的反应为。向恒容密闭容器中充入和，测得不同温度下的平衡转化率及催化剂的催化效率如图所示。 下列说法不正确的是 A．N点的平衡常数比M点的小 B．时，平衡体系中乙烯的体积分数为 C．时，当的转化率位于点时，保持其他条件不变，延长反应时间有可能使转化率达到 D．在实际生产过程中，应控制反应温度在左右 【答案】B 【解析】A．由图可知，温度升高，CO2的平衡转化率降低，所以正反应放热，平衡常数随温度升高而降低，所以N点平衡常数更小，A正确；B．250℃时CO2的平衡转化率为50%，此时反应体系中CO2物质的量为0.5 mol，H2为1.5 mol，生成1 mol水与0.25 mol乙烯，乙烯体积分数为，B错误；C．M1点未达平衡，保持其他条件不变，延长反应时间有可能将反应达到平衡，转化率达到50%，C正确；D．250℃左右催化剂活性最高，且二氧化碳的平衡转化率较高，适合工业生产，D正确；故选B。 8.（25-26高二上·江苏南京·期中）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、和占所有含碳物质的物质的量分数随温度的变化如图所示。已知曲线②对应的物质为。下列说法不正确的是 A．曲线③对应的物质是 B．时，反应Ⅱ的化学平衡常数小于1 C．温度低于，曲线②对应的纵坐标数值可能大于 D．时，其他条件一定，增大压强，反应Ⅱ平衡向逆反应方向移动 【答案】C 【分析】反应Ⅱ为吸热反应，升高温度，反应Ⅱ平衡正向移动，CO的物质的量增大，则曲线③对应的物质是CO，由题意可知，曲线②对应的物质为，故曲线①对应的物质是，以此解题；【解析】A．结合分析可知，曲线③对应的物质是CO，A正确；B．设，830℃时，的物质的量分数为0，所以该温度下只发生反应Ⅱ，此时和CO的物质的量分数相等，根据碳原子守恒：，列三段式：，反应Ⅱ反应前后气体分子数不变，830℃时反应Ⅱ的平衡常数，降低温度，反应Ⅱ平衡逆向移动，平衡常数减小，所以800℃时，反应Ⅱ的平衡常数K小于1，B正确；C．曲线②对应的物质是，由图可知，350℃左右才开始生成CO，说明温度低于300℃时，只发生反应I，设，当1mol氢气完全反应，的物质的量分数最大，消耗0.25mol，生成0.25mol，剩余0.75mol，此时的物质的量分数=，所以温度低于300℃，CH4的物质的量分数也无法超过30%，C错误；D．500℃时，两个反应同时发生，增大压强，反应I平衡正向移动，消耗和，导致反应Ⅱ平衡逆向移动，D正确；故答案选C。 9.（25-26高二上·江苏扬州·期中）恒压下，向无催化剂和有催化剂的两个反应容器中，以相同流速分别通入一定浓度NO和O2的混合气体。反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中曲线a、b所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法不正确的是 A．反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的∆H＜0 B．曲线a说明温度升高，反应速率加快 C．曲线b中M点到N点NO转化率减小，是因为催化剂活性下降 D．延长反应时间，可以使NO的转化率从M点上升至P点 【答案】D 【解析】A．由图虚线可知，的平衡转化率随温度升高而减小，说明升高温度时平衡逆向移动，则该反应是放热反应，，A正确；B．曲线b中对应点的转化率大于曲线a，说明曲线a对应容器中未加入催化剂，在曲线a上，随着温度升高，NO的转化率增大，因反应时间相同，这表明温度升高，反应速率加快，B正确；C．催化剂在一定温度范围内活性较强，温度过高时会失去活性，催化效果降低，则曲线b中M点到N点转化率减小（此时未达平衡），是因为催化剂活性下降，反应速率减慢，C正确；D．P点在平衡曲线上方，其转化率大于对应条件下的平衡转化率，M点时反应没有达到平衡状态，延长反应时间可使反应达到平衡状态，的转化率升高达到平衡转化率，但不能达到P点状态，D错误；故答案选D。 10.（25-26高二上·江苏南通·期中）由下列图示得出的结论正确的是 A．图1表示合成氨反应的能量变化，则反应物的键能总和>生成物的键能总和 B．图2表示时的某物理量随压强的变化，则可能是的平衡浓度 C．图3表示恒容容器内达平衡时浓度随温度的变化，则正反应活化能>逆反应活化能 D．图4表示相同条件下和合成达平衡时的体积分数随起始的变化，则A、B两点的转化率相等 【答案】B 【解析】A．图1表示合成氨反应的能量变化，该反应属于放热反应，则反应物的键能总和<生成物的键能总和，A错误；B．时平衡的平衡常数，K只与温度有关，温度不变，K不变，某物理量x随压强变化而保持不变，则x可能是CO2的平衡浓度，B正确；C．图3表示恒容容器内达平衡时NO2浓度随温度的变化，温度升高，NO2浓度减小，平衡逆向移动，所以逆反应是吸热反应，则正反应活化能<逆反应活化能，C错误；D．越大，平衡越向右移动，H2的转化率越大，所以B点H2的转化率大于A点，D错误；故答案选B。 11.（25-26高二上·江苏苏州·期中）乙烯气相直接水合反应制备乙醇：  。乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下：[起始时，；a点容器体积为)]。下列分析不正确的是 A．乙烯气相直接水合反应的 B．图中a点对应的乙醇体积分数约为 C．图中压强的大小关系为： D．达到平衡状态a、b所需要的时间： 【答案】C 【解析】A．由图可得，在同一压强下温度越高，乙烯的转化率越低，即平衡逆向移动，该反应的放热反应，A正确；B．在a点达到平衡时，乙烯的转化率为，可得：，乙醇的体积分数，B正确；C．在相同温度下，压强增大，平衡正向移动，乙烯的平衡转化率升高，由图可知，C错误；D．与a点相比，b点温度高，压强大，反应速率快，达平衡所需时间较短，D正确；故答案选C。 12.（25-26高二上·江苏苏州·期中）与作用分别生成、、的反应均为放热反应。工业尾气中可通过催化氧化为除去。将一定比例、和的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，的转化率、的选择性与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是 A．，当完全被催化氧化时，转移的 B．为能更有效除去且保护环境，应选择的最佳温度为 C．其他条件不变，在175~300℃范围，随着温度的升高，出口处氮氧化物的含量不断增大 D．高效除去尾气中的，需研发低温下转化率高和选择性高的催化剂 【答案】A 【解析】A．由图可知，250℃时NH3转化率近100%，N2选择性大于90%。1mol NH3完全生成N2的转移电子 ，但产物还存在部分氮氧化物，故转移电子数大于 ，A错误；B．根据图像，温度高于250℃时N2的选择率降低，且氨气的转化率变化并不大，浪费能源，故最佳温度为225℃，此时氨气的转化率、氮气的选择率较大，B正确；C．其他条件不变，在175～225℃范围，随温度的升高，N2的选择率降低，NH3的转化率增大，所以出口处氮氧化物的含量增加，C正确；D．氮气对环境无污染，氮的氧化物污染环境，因此高效去除尾气中的氨气，应研发低温下氨气转化率高和氮气选择性高的催化剂，D正确；故答案为：A。 13.（25-26高二上·江苏扬州·阶段检测）催化加氢合成二甲醚可减小温室效应，发生的主要反应如下： 反应I． 反应II． 在恒压、时，若仅考虑上述反应，平衡时的转化率，和CO的选择性随温度的变化如图中实线所示。的选择性。下列说法正确的是 A． B．图中曲线a表示平衡时选择性随温度的变化 C．平衡时转化率随温度的变化可能如图中虚线所示 D．高温下使用对反应I选择性高的催化剂可提高的平衡产率 【答案】C 【分析】反应焓变小于零，升高温度，平衡逆向移动，则平衡时选择性随温度升高会下降，结合图像可知，b表示平衡时选择性随温度的变化曲线；曲线a随温度升高上升，说明反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，导致CO的选择性增大，故曲线c表示平衡时转化率随温度的变化、曲线a表示平衡时CO的选择性随温度的变化，反应为吸热反应，焓变大于零，故 【解析】A．根据分析可知，反应为吸热反应，焓变大于零，故，A错误；B．曲线a随温度升高上升，说明反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，导致CO的选择性增大，故曲线a表示平衡时CO的选择性随温度的变化，B错误；C．氢气的转化率变化情况与二氧化碳相似；二氧化碳、氢气投料比等于反应中两者系数比，两者转化率相同，但是反应中二氧化碳、氢气系数比为，使得氢气转化率低于二氧化碳的转化率，故平衡时转化率随温度的变化如图中虚线所示，C正确；D．反应I为放热反应，温度升高平衡逆向移动，催化剂不影响化学平衡，不能使平衡发生移动，不能提高的生产效率，D错误；故答案选C。 14.（25-26高二下·江苏镇江·期末）二氧化碳催化加氢制甲醇过程中的主要反应如下： 反应I：CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)　ΔH2 在密闭容器中，1.01×105Pa、n始(CO2)：n始(H2)=1：3时，CO2平衡转化率、CH3OH平衡产率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率、CH3OH实际产率随温度变化如图所示。CH3OH的产率可表示为×100%。下列说法正确的是 A．ΔH1<0，ΔH2<0 B．一定温度时，当密闭容器体积不变时，可说明反应Ⅱ达到化学平衡状态 C．从480～540K，CO的实际产率先降后升 D．500K时CO的实际产率小于平衡时的产率 【答案】B 【解析】A．520℃以前，温度低，反应未达平衡状态，520℃之后，温度升高，CH3OH的产率下降，反应I平衡逆向移动，ΔH1<0，温度升高，CH3OH的产率和CO2实际转化率差距越大，说明更多的CO2转化为CO，反应Ⅱ正向移动，，A错误；B．反应Ⅰ是气体体积前后改变的反应，一定温度时，当密闭容器体积不变时，体系各组分物质的量不变，可说明反应Ⅱ和反应I达到化学平衡状态，B正确；C．480～540K，CH3OH的产率和CO2实际转化率差距越大，说明更多的CO2转化为CO ，CO的实际产率在上升，C错误；D．如图所示，500K时，平衡时，CO2转化率为0.31，CH3OH的产率为0.26，实际上，CO2转化率为0.22，CH3OH的产率为0.16，设起始时，CO2为1mol，平衡时CO为：，实际产率为：，D错误；故选B。 15.（25-26高二上·江苏·期末）氢能源是一种清洁能源，而使用甲烷催化重整制氢在我国是一种比较成熟的工艺。 其涉及的主要反应如下： ①甲烷水蒸气重整反应：  ； ②水气变换反应：  。 请回答下列问题： (1)一定温度下，向恒容反应容器中注入初始浓度均为2 mol/L的原料气(g)、(g)，进行反应①和②，达到平衡时，测得，，此时的转化率为___________。 (2)反应②水气变换反应()，HCOOH是中间产物。在密封石英管内完全充满1 HCOOH水溶液，某温度下HCOOH分解，反应如下。 ⅰ． ⅱ． 含碳粒子浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。 已知：盐酸对反应ⅰ有催化作用。 根据图中所给的数据计算时，HCOOH的分解率为___________。下列说法不正确的是___________。 A．相同条件下，若起始时溶液中同时还含有0.1 盐酸，的最大值将变大 B．反应开始至，反应速率：ⅰ>ⅱ C．相同条件下，若起始时溶液中同时还含有0.1 盐酸，的最大值将变小 (3)在催化重整中产生的氢气可用于合成环戊烯： 环戊烯()是无色液体，主要用作共聚单体、溶剂，也可用于有机合成。在催化剂作用下，可通过环戊二烯()选择性还原制得，体系中同时存在如下反应： 反应Ⅰ：(g)+H2(g)(g)     反应Ⅱ：(g) +H2(g)(g)   反应Ⅲ：(g)+ (g) 2(g)    在相同时间内测得环戊二烯()的转化率和环戊烯()的产率与温度的关系如图所示，且体系中所有反应均未到达平衡状态。若只考虑反应Ⅰ和反应Ⅱ，表示环戊二烯()的转化率的曲线为___________ (填“”或“”)，～℃内，曲线的值增加而曲线的值减小的可能原因是___________。 【答案】(1)75% (2)86% C (4)L1 反应Ⅰ反应速率增大的程度小于反应Ⅱ反应速率增大的程度，所以环戊烯的产率(曲线)减小 【解析】（1）初始，平衡时，说明反应②消耗，平衡时剩余，因此反应①生成的总，对应反应①消耗，总消耗，转化率为。 （2）初始，时，，所以根据方程式可知分解的浓度为，分解率为。 A．盐酸对反应i有催化作用，可加快反应i的速率，单位时间内生成的量更多，的最大值将变大，A正确；B．反应开始至，浓度快速上升，浓度快速下降，说明反应i速率更快，即i>ii，B正确；C．盐酸仅为催化剂，不改变反应的平衡状态，因此的最大值不变，C错误；故选C。 （3）相同温度下，环戊二烯的总转化率等于反应I和反应II消耗的环戊二烯总量占初始量的比例，高于仅由反应I生成的环戊烯的产率，因此为环戊二烯的转化率曲线。~内反应均未达到平衡，温度升高时，反应II的速率增大程度大于反应I的速率增大程度，环戊烯的消耗速率大于生成速率，因此环戊烯的产率随温度升高而减小。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $