专题02 化学反应速率与平衡图像分析（重难点讲义）化学沪科版选择性必修1

本讲义聚焦化学反应速率与平衡图像分析核心知识点，从速率-时间、浓度-时间等基础图像入手，梳理横纵坐标、拐点、平台含义，通过“先拐先平”思路比较速率、推断反应热与气体分子数变化，再进阶到多变量复合图像的单一变量控制及平衡阶段区分，构建递进式学习支架。 资料以考情分析明确高频考点与易错点，采用“看面、看线、看点、辅助线”四步图像分析法培养科学思维，结合SO₂催化氧化等典例及对练题提升图表解读能力。课中辅助教师高效授课，课后助力学生通过题型训练查漏补缺，强化平衡移动原理应用。

专题02 化学反应速率与平衡图像分析 重难目标 1.读懂速率时间、浓度时间、转化率温度、转化率压强等基础图像，厘清横纵坐标、拐点、平台的化学含义，依据图像快速判断平衡移动的方向。 2.掌握 “先拐先平，数值更大” 等分析思路，可以结合温度、压强、催化剂，比较反应速率，推断正反应吸热或者放热、气体分子数变化情况。 3.能够识别多变量的复合图像，学会控制单一变量开展对比分析；区分平衡建立阶段与平衡移动阶段，规避条件改变瞬间速率变化的常见误区。 考情分析 该考点高频出题，选择题、综合大题都较为常见。命题大多采用陌生可逆反应，给出转化率、物质占比等多因素图像。侧重于读图获取信息，较少繁杂计算。着重考查温度、压强、催化剂对于速率和平衡的作用。易错点：忽略变量控制、混淆平衡尚未建立与平衡移动、误判催化剂图像。经常和平衡常数、转化率综合考查，检验学生图表解读、逻辑推理的能力。 一、速率—时间图像 1.“渐变”类v－t图像 图像 分析 结论 t1时其他条件不变，增大反应物的浓度 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，减小反应物的浓度 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，增大生成物的浓度 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，减小生成物的浓度 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 2.“断点”类v－t图像 1.速率－时间图像“断点”分析 当可逆反应达到平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，可能使速率—时间图像的曲线出现不连续的情况，即出现“断点”。根据“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。如图，t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。 2.常见含“断点”的速率变化图像分析 图像 t1时刻所改变的条件 温度 升高 降低 升高 降低 正反应为放热的反应 正反应为吸热的反应 压强 增大 减小 增大 减小 正反应为气体物质的量增大的反应 正反应为气体物质的量减小的反应 二、转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 1.反应进程折线图 (1)图示：(C%指产物的质量分数，B%指某反应物的质量分数) 此类图像一般纵坐标表示物质的量、浓度、百分含量、转化率，横坐标表示反应时间。解题的关键是找转折点。 (2)转折点之前，用外因对速率的影响分析问题，用“先拐先平，数值大”的规律判断不同曲线表示温度或压强的大小。 (3)转折点之后是平衡状态或平衡移动，解题时要抓住量的变化，找出平衡移动的方向，利用化学平衡移动原理推理分析。 2.恒压(或恒温)线 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。 Ⅰ.识图：(α表示反应物的转化率，c表示反应物的平衡浓度) 图①，若p1>p2>p3，则正反应为气体体积减小的反应，ΔH＜0；图②，若T1>T2，则正反应为放热反应。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。 Ⅱ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。 三、三类特殊图像 化学平衡图像的解题总方针 （1）分析图像 ①看面：即看清楚纵坐标和横坐标所对应的物理量； ②看线：即看清楚线的走向(增、减性和斜率的大小)和变化趋势(渐变和突变)； ③看点：即看清楚一些特殊点(起点、拐点、交点、接点、最高点、最低点的意义)； ④看是否要做辅助线(等温线、等压线、平衡线)。 （2）联想规律：联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。 （3）做出判断：根据分析图像的结果与规律做对比，做出符合题目要求的判断。 ➊对于化学反应mA(g)＋nB(g)p(C)＋qD(g)，M点前，表示从反应物开始，v正>v逆；M点为刚达到平衡点(如下图)；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH<0。 ➋对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点(如图)。L线的左上方(E点)，E点A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以，E点v正>v逆；则L线的右下方(F点)，v正<v逆。 ➌曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点A是平衡状态，压强增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。 题型01速率—时间图像 【典例1】下图为某化学反应速率-时间图。在t1时刻升高温度或增大压强，都符合下图所示变化的反应 A．2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)；ΔΗ<0 B．4NH3(g)+5O2(g)⇌4NO(g)+6H2O(g)；ΔΗ<0 C．H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)；ΔΗ>0 D．C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)；ΔΗ>0 【答案】B 【详解】A．正反应气体总计量数为3，生成物气体总计量数为2，加压后平衡正向移动，不符合图像特征，A错误； B．正反应气体总计量数为9，生成物气体总计量数为10，正反应气体分子数增大，且正反应放热，升温、加压后平衡均逆向移动，t1时刻均会出现v逆>v正的变化，符合图像，B正确； C．反应前后气体总计量数均为2，加压后平衡不移动，改变压强的瞬间正逆速率仍相等，不符合图像特征，C错误； D．正反应为吸热反应，升温后平衡正向移动，会出现v正＞v逆，不符合图像特征，D错误； 因此答案选B。 【对练1】利用反应CH4(g)＋4NO(g) CO2(g)＋2N2(g)＋2H2O(g)　ΔH<0可消除氮的氧化物污染。某条件下无催化剂存在时，向某密闭容器中加入CH4和NO发生上述反应，反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。 下列说法正确的是 A．曲线②表示的是v正-t关系 B．有催化剂存在时，v2增大、v1不变 C．t2时体系中c(NO)∶c(N2)=2∶1 D．t1、t2时混合气体的平均摩尔质量相等 【答案】D 【详解】A．初始时反应物浓度最大，生成物浓度为0，所以曲线①表示的是v正-t关系，曲线②表示的是v逆-t关系，A错误； B．催化剂能降低反应的活化能，使反应的v1、v2都增大，B错误； C．t2时反应达到平衡，根据反应方程式，反应过程中消耗的和生成的满足2:1的关系，但初始时并未限定和的投料比，因此平衡时体系中剩余的和生成的比值不一定为2:1，C错误； D．平均摩尔质量，不变，不变，故、时混合气体的平均摩尔质量相等，D正确； 故答案选D。 【对练2】已知：  。向一密闭容器中充入1 mol 和3 mol 发生该反应，时达到平衡状态Ⅰ，保持温度和体积不变，在时改变某一条件，时重新达到平衡状态Ⅱ，逆反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．平衡常数K：K(Ⅱ)(Ⅰ) B．时改变的条件：向容器中加入 C．平衡时A的体积分数： D．容器内压强不变，表明反应达到平衡 【答案】B 【详解】A．平衡常数只与温度有关，题目中温度保持不变，因此，A错误； B．时向容器中加入，的浓度瞬间增大，逆反应速率瞬间突然升高（图像中时刻逆反应速率突变）；随后平衡逆向移动，逆反应速率逐渐减小，直到重新达到平衡，速率符合图像中的变化趋势，B正确； C．加入后平衡逆向移动，的物质的量增大，最终新平衡中的体积分数，C错误； D．该反应前后气体总物质的量始终不变，恒温恒容下，容器内压强始终不变，因此压强不变不能说明反应达到平衡，D错误； 故答案选B。 题型02 转化率与温度图像 【典例2】M、N均为1L的密闭容器，向M容器中充入1mol CH4和1mol CO2，向N容器中充入1mol CH4和n mol CO2，在催化剂存在下发生反应：，测得的平衡转化率随温度的变化如图所示，下列说法正确的是 A．n>1 B．N容器中， C．点a、b、c对应的平衡常数： D．773K时，维持b点压强不变，再向容器中充入2mol CH4和2mol CO2，再次达到平衡时CH4的转化率不变 【答案】D 【详解】A．相同温度下N容器中的平衡转化率低于M，说明N中的量更少，即，A错误； B．温度越高反应速率越快，c点温度高于a点，且平衡状态下，因此，B错误； C．由图像可知温度升高转化率增大，说明正反应为吸热反应，温度越高平衡常数越大；a、b温度相同，c温度更高，故，C错误； D．b点初始投料，恒压条件下再充入2mol 和2mol ，投料比不变，属于等效平衡，再次平衡时的转化率不变，D正确； 故选D。 【对练1】一定条件下，将NO和按比例充入反应容器，发生反应。温度、压强(p)对NO平衡转化率的影响如图所示。下列分析正确的是 A．压强大小： B．温度升高，该反应的平衡常数增大 C．400℃、条件下，该反应的平衡常数一定为 D．600℃、条件下，的平衡转化率为 【答案】D 【详解】A．该反应为气体分子数减小的反应，相同温度下压强越大，平衡转化率越高，由图可知同温下对应转化率更高，故，A错误； B．由图可知温度升高，平衡转化率减小，平衡逆向移动，该反应正反应为放热反应，平衡常数随温度升高而减小，B错误； C．平衡常数计算需要各物质的平衡浓度（或分压），题目未给出容器体积或总压数据，无法确定平衡常数的具体数值，C错误； D．初始投料，反应中和按计量数消耗，故二者平衡转化率相等，、下平衡转化率为，故平衡转化率也为，D正确； 故选D。 【对练2】恒容密闭容器中 和一定量反应：。按投料比 1：3或1：3.5，的平衡转化率与温度关系如图。下列说法正确的是 A． B．反应速率： C．点对应的化学平衡常数： D．当混合气体的密度不变时，该反应达到平衡状态 【答案】B 【详解】A．相同温度下，比值越大，乙醇转化率越小，图像分析可知乙醇平衡转化率为：，故，A错误； B．b点和a点温度相同，乙醇的起始物质的量都为1 mol，a点x值小于b点，由图示可知，a点乙醇的平衡转化率更高，则a点CO2和H2的浓度更大，即a点逆反应速率更大，由于b点和a点处于平衡状态，则反应速率：，B正确； C．升高温度，乙醇转化率增大，说明反应为吸热反应，升高温度平衡常数增大，则，C错误； D．反应前后均为气体且恒容，混合气体的密度始终不变，故混合气体的密度不变时，不能说明该反应达到平衡状态，D错误； 故选B。 题型03 反应进程折线图 【典例3】下列叙述与图像对应符合的是 A．图1表示达到平衡状态的N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 在t0时刻充入了一定量的NH3，平衡逆向移动 B．对于反应A(g)+2B(g)3C(g)+D(s)，缩小容器容积，可使图2的曲线b变为曲线a C．图3表示温度对反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)  ΔH<0的影响 D．对于反应2X(g)+3Y(g)2Z(g)  ΔH<0，若p3<p4，y可以表示Z的百分含量 【答案】B 【详解】A．若时刻充入一定量，反应物浓度瞬间不变，正反应速率应在原有平衡速率基础上逐渐升高，与图中突变不符，A错误； B．反应反应前后气体计量数之和相等，缩小容器容积（增大压强），反应速率加快、平衡不移动，的平衡转化率不变，可使曲线变为曲线，B正确； C．反应为放热反应，升高温度反应速率加快，先达到平衡，且平衡逆向移动，平衡含量降低，则下先达到平衡且平衡含量更低，图像不符合规律，C错误； D．反应正反应气体分子数减小，，增大压强平衡正向移动，的百分含量应升高，与图中相同温度下对应的值更低不符，D错误； 故选B。 【对练1】消除汽车尾气的过程中，反应  起决定性作用。向某一恒容密闭容器中充入一定量的NO，NO浓度与反应温度和时间的关系如图。下列说法正确的是 A．当混合气体的密度不再随时间改变，则该反应达到平衡状态 B． C．保持其他条件不变，仅充入少量的稀有气体，有利于该反应正向进行 D．平衡常数： 【答案】B 【详解】A．恒容密闭容器中，体积不变，反应前后均为气体且反应前后气体质量不变，则密度为恒定值，不能说明反应达平衡，A错误； B．由图可知，温度首先达到平衡，，温度升高，NO的浓度增大则正反应为放热反应，B正确； C．恒容密闭容器中，保持其他条件不变，仅充入少量的稀有气体，浓度不变，该反应不移动，C错误； D．由图可知，温度首先达到平衡，，温度升高，NO的浓度增大则正反应为放热反应，平衡常数，D错误； 故选B。 【对练2】化学中常用图像直观地描述化学反应的进程或结果。只改变一个条件，则下列对图像的解读正确的是 A．图①，反应为，t1时刻加入少量KCl固体后，化学反应速率随时间变化的图像 B．图②反应为，则NO2的转化率：b点＞a点＞c点 C．图③反应为，600K时，Y点甲醇的 D．图④反应为，则D一定是气体 【答案】D 【详解】A．图①反应为，K+和不参与反应，加入少量KCl固体后，对平衡移动无影响，A错误； B．横坐标为起始，随着CO起始量增加，平衡正向移动，的转化率逐渐升高，则的转化率：c点点点，B错误； C．600 K时，平衡点为X点，Y点在平衡线上方，转化率高于平衡值，反应需要逆向进行达到平衡，即600 K时，Y点甲醇的错误； D．曲线乙先拐，故压强更大，提前达到平衡状态，但反应物A的体积分数不变，则反应前后气体分子数不变，故D一定是气体，D正确； 故选D。 题型04 恒压(或恒温)线 【典例4】已知反应。下列有关该反应图像的解释或得出的结论正确的是 A．已知由图可知， B．由图可知，交点a表示反应一定处于平衡状态 C．由图可知，反应在N点和M点可能达到了平衡状态 D．由图可知，时刻改变的条件可能为升高温度 【答案】D 【详解】A．，由图可知，相同温度时，压强越大，的平衡转化率越大，说明增大压强平衡正向移动，则正反应为气体分子数减小的反应，故，A错误； B．由图可知，交点表示反应物浓度与生成物浓度相等，无法判断反应是否一定处于平衡状态，B错误； C．由图可知，Q点时的体积分数最低，Q点达到平衡，温度继续升高，放热反应平衡逆向移动，X的体积分数逐渐增大。因此N点（Q左侧）未达到平衡，只有M点为平衡状态，C错误； D．时刻正、逆反应速率均增大，且，平衡逆向移动。该反应，升高温度时正逆反应速率均增大，且平衡逆向移动，完全符合图像变化，因此时刻改变的条件可能为升高温度，D正确； 故选D。 【对练1】利用和在催化剂作用下合成乙烯()的主要反应为： ，在一密闭容器中按进行投料发生反应，测得不同压强下的平衡转化率随温度变化的图象如图所示。下列说法不正确的是 A． B．该反应在低温下能自发进行 C．反应速率： D．N点处用各组分的平衡分压表示的平衡常数表达式为 【答案】C 【分析】该反应正向进行时气体总化学计量数由8减为5。图中同一压强下升高温度，二氧化碳平衡转化率降低；同一温度下，三角形、圆点、方形曲线的转化率依次降低。M、L均为平衡点，N点的二氧化碳平衡转化率为40%。 【详解】A．正反应使气体物质的量减小，增大压强，平衡正向移动，二氧化碳平衡转化率增大，因此同温度下曲线越高，对应压强越大，即，A正确； B．图中各压强下升高温度，二氧化碳平衡转化率均降低，说明升温使平衡逆向移动，正反应为放热反应；同时正反应气体物质的量减小，熵变小于0。根据吉布斯自由能判据，低温时该反应能自发进行，B正确； C．M、L均为平衡点，且二者温度相同。M点的转化率和总压强均大于L点，故M点乙烯和水蒸气的分压均较大，M点逆反应速率大于L点逆反应速率；M点达到平衡，正、逆反应速率相等，所以，原关系错误，C错误； D．取初始二氧化碳1 mol、氢气3 mol。N点二氧化碳平衡转化率为40%，则平衡时二氧化碳、氢气、乙烯、水蒸气的物质的量依次为0.6 mol、1.8 mol、0.2 mol、0.8 mol，总物质的量为3.4 mol。平衡常数为。将各组分分压写为摩尔分数与总压强的乘积，得，与选项一致，D正确； 故选C。 【对练2】氨在工农业生产中应用广泛，某化学兴趣小组模拟不同条件下的合成氨反应，向的某密闭容器中充入和，不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强的关系如图所示，下列说法错误的是 A．反应温度： B．平衡常数： C．混合气体的总物质的量： D．该反应的反应物的能量总和小于生成物的能量总和 【答案】D 【详解】A．合成氨反应为放热反应，相同压强下升高温度平衡逆向移动，氨气的体积分数减小。相同压强下对应氨气体积分数最大，最小，故反应温度，A正确； B．平衡常数仅与温度有关，放热反应温度越高平衡常数越小，温度，故平衡常数，B正确； C．合成氨反应为气体分子数减小的反应，氨气的体积分数越大，反应正向进行程度越大，混合气体总物质的量越小。由图可知氨气体积分数，故混合气体总物质的量，C正确； D．该反应为放热反应，，说明反应物的总能量大于生成物的总能量，D错误； 故本题选D。 题型05 综合图像分析 【典例5】反应  ，在温度为、时，平衡体系中的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法错误的是 A．A、C两点的化学平衡常数： B．由状态到状态，可以用加热的方法 C．A、C两点气体的颜色：A深，C浅 D．A、C两点气体的平均相对分子质量： 【答案】C 【分析】  ，升高温度，平衡正向移动，降低温度平衡逆向移动。增大压强平衡逆向移动，减小压强平衡正向移动。 【详解】A． A、C两点对应的温度相同，平衡常数只受温度影响，，A正确。 B．A到B，NO2的体积分数减小，说明相同压强下，T2到T1，平衡逆向移动，结合分析可知，T2到T1为降温，即由状态A到状态B，可以用降温的方法，则由状态B到状态A，可以用加热升温的方法，B正确。 C．A到C，压强增大，体积减小，NO2(g)的浓度增大，然后平衡逆向移动，最终二氧化氮的浓度比原浓度大，故气体颜色较深，即C点气体颜色比A点深，C错误。 D．A点到C点，压强增大，平衡逆向移动，该反应的逆反应为气体相对分子质量增大的反应，即A点气体的平均相对分子质量小于C点气体的平均相对分子质量，D正确； 故答案选C。 【对练1】已知制备光气的反应为  ，将等物质的量的和充入密闭容器中，平衡体系中，混合物的平均摩尔质量在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法错误的是 A．温度： B．平衡常数： C．的平衡转化率： D．b点时，若，则的平衡转化率为50% 【答案】B 【详解】A．该反应，相同压强下，升高温度平衡逆向移动，气体的总物质的量增大，总质量不变，平均摩尔质量减小，因此，A正确； B．平衡常数仅与温度有关，、温度相同，故，该反应为放热反应，温度越高平衡常数越小，由可知，故，B错误； C．越大说明平衡正向进行程度越大，反应物转化率越高，点最大，、点相同，故，C正确； D．设起始、的物质的量均为，总质量为，设转化，可列出三段式：，平衡时总物质的量为，则，解得，转化率为，D正确； 故选B。 【对练2】工业上用和合成甲醇涉及以下反应： Ⅰ．   Ⅱ．   在催化剂作用下，将和的混合气体充入一恒容密闭容器中进行反应，达到平衡时，的转化率和容器中混合气体的平均相对分子质量随温度变化如图。下列判断合理的是 已知：平衡时甲醇的选择性为生成甲醇消耗的在总消耗量中占比。 A．， B．温度升高，反应Ⅰ的K增大 C．，平衡时甲醇的选择性为60% D．开发低温时的高效催化剂，可以提高的平衡转化率 【答案】C 【详解】A．由图可知，温度越高，CO2的转化率越小，平衡逆向移动，所以反应Ⅰ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，A错误； B．反应Ⅰ为放热反应，温度升高平衡逆向移动，平衡常数K减小，B错误； C．，转化率为50%，平均相对分子质量为20，混合气体总物质的量为：，则为0.5mol，设甲醇为xmol，CO为ymol，x+y=0.5，n(H2)=2-(3x+y)，n(H2O)= x+y, n(CH3OH) +n(CO)+n(CO2)+ n(H2)+ n(H2O)=2.4，计算n(CH3OH)=0.3mol，n(CO)=0.2mol，甲醇的选择性为，C正确； D．催化剂仅能改变反应速率，不影响平衡移动，无法提高CO2的平衡转化率，D错误； 答案选C。 1．工业制硫酸的一步重要反应是SO2的催化氧化。在2 L密闭容器中，充入SO2和足量O2，在催化剂、500℃的条件下发生反应。SO2、SO3的物质的量随时间的变化如图。下列说法不正确的是   A．该反应的化学方程式是2SO2 + O22SO3 B．反应到2 min时，达到了化学平衡状态 C．反应开始至5 min末，以SO2浓度的变化表示该反应的平均反应速率是0.8 mol/(L·min) D．通过调控反应条件，可以使SO2转化率发生变化 【答案】B 【详解】A．催化氧化为可逆反应，给出的化学方程式符合反应规律、配平及反应条件要求，A正确； B．反应进行到5min时，和的物质的量不再变化，才达到化学平衡状态，2min时二者仅物质的量相等，仍在随时间变化，未达平衡，B错误； C．反应开始至5min末，的物质的量变化量为，平均反应速率，C正确； D．该反应正向为气体分子数减小的放热反应，改变温度、压强等反应条件可使平衡移动，从而改变的转化率，D正确； 故选B。 2．一定条件下将NO(g)和O2(g)按物质的量之比2:1充入反应容器，发生反应：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。在不同压强下分别测得NO的平衡转化率随温度变化的曲线如图。下列说法正确的是 A．P1>P2 B．其他条件不变，温度升高，该反应的反应限度减小 C．400℃、P1条件下，O2的平衡转化率为20% D．400℃时，该反应的化学平衡常数的数值为 【答案】B 【详解】A．根据反应方程式，压强增大平衡正向移动，则NO转化率增大，故P1<P2，A错误； B．其他条件不变，根据图像温度升高，NO转化率减小，可知此反应放热，当温度升高，该反应的反应逆向移动，反应限度减小，B正确； C．由图可知，400℃、P1条件下，NO的平衡转化率为40%，NO和O2按物质的量之比2:1充入反应容器反应，所以平衡转化率均为40%，C错误； D．缺少容器体积，无法计算化学平衡常数，D错误； 故答案选B。 3．工业上利用制备的原理为  。在容积相等的刚性容器中分别按为1：1、2：1投料，且的物质的量相等，测得平衡转化率与投料比、温度之间的关系如图。下列叙述错误的是 A．上述正反应是焓增反应 B．代表 C．平衡常数： D．正反应速率： 【答案】B 【详解】A．根据图像可知，投料比相同时，升温，二甲醚的平衡转化率增大，说明正反应是吸热反应，即正反应是焓增反应，A项正确； B．物质的量相等，投料比越大，起始量越大。根据勒夏特列原理：增加反应物，自身平衡转化率降低，转化率升高。因此相同温度下，投料比越小，转化率越高。 图中相同温度下转化率高于，因此代表投料比，代表投料比，B项错误； C．平衡常数只与温度有关，对于吸热反应，升温，平衡常数增大，温度相同时，平衡常数相等，故，C项正确； D．投料比相同时，升温，正反应速率增大，故，比较a、b点，两点温度相同，但a点（投料比2：1）的反应物浓度较b点（投料比1：1）大，反应速率更快，即，D项正确。 故选B。 4．工业上以为原料制备，其中一步反应为：  。在起始投料比均为，压强分别为、下进行反应。平衡时，测得转化率随温度的变化如图。下列说法不正确的是 A．， B．正反应速率： C．点、、对应的平衡常数： D．、条件下，若起始，则平衡转化率增大 【答案】D 【分析】对于反应：，结合图像数据可知，随着温度的增大，NO的转化率降低，说明升高温度，平衡逆向移动，即证明该反应为放热反应；温度相同时，增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，即正向移动，NO的转化率增大，则说明p1大于p2，据此分析解答。 【详解】A．根据上述分析可知，，，A正确； B．z和y点的压强相同，温度：Tz＜Ty，所以正反应速率：，B正确； C．平衡常数K只与温度有关，该反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小。x点和z点温度相同，y点温度最高，因此三点的平衡常数关系：，C正确； D．、条件下，若起始，则氧气的平衡转化率增大，NO的平衡转化率降低，D错误； 故选D。 5．一定温度下，在密闭容器中进行反应。在其他条件不变的情况下，分别测得起始时的物质的量对平衡时的体积分数的影响如图甲所示。下列说法错误的是 A．a、b、c三点中c点对应的平衡状态中反应物的转化率最大 B．a、b、c三点中b点起始投料物质的量之比为1∶1 C．缩小容器体积，甲胺的浓度增大，可用平衡移动原理来解释 D．图乙表示该反应的正反应速率随时间的变化情况，则时刻改变的条件可能是降低温度 【答案】C 【详解】A．增加的起始量，平衡右移，转化率提高。尽管c点体积分数因总物质的量增加下降，但转化率仍随增加而增大，A正确； B．当反应物按化学计量比1:1投料时，产物体积分数最大(无过量稀释效应)，图中b点为体积分数峰值，对应最优投料比，B正确； C．该反应气体分子数不变，压强变化不影响平衡位置。缩小体积，所有组分浓度瞬时等比例增大，增大是物理压缩结果，非平衡移动所致，平衡移动原理不适用，C错误； D．图乙中突降后缓慢下降，可推知反应物浓度逐渐降低，表明平衡向右移动。放热反应降低温度，、均下降，但，平衡右移，反应物浓度逐渐降低，导致逐渐减小，符合图像趋势，D正确； 故答案选C。 6．向某恒温刚性密闭容器中加入一定量X(g)，发生反应的化学方程式为①    ；②    。测得体系中X、Y、Z的浓度随时间变化的曲线如图甲所示，平衡常数K1、K2随温度的倒数()的变化如图乙所示。下列说法正确的是 A．， B．t1s时，反应①、②均达到平衡状态 C．曲线a为Z的浓度随时间变化的曲线 D．反应相同时间，升高温度，体系内Y的物质的量增大 【答案】D 【分析】由题干图像甲信息可知，随着反应的进行X(g)的浓度一直在减小，Y(g)的浓度先增大后减小，Z(g)的浓度一直在增大，即曲线a表示X(g)、b代表Z(g)，据此分析解题。 【详解】A．由题干图乙信息可知，随着的增大，即降低温度K1减小，即降低温度反应①平衡逆向移动，说明逆反应是一个放热反应，正反应为吸热反应即，随着的增大，即降低温度K2增大，即降低温度反应②平衡正向移动，即正反应是一个放热反应，即，A错误； B．由题干图像甲信息可知，t1s时X(g)、Y(g)、Z(g)浓度均还在改变，即可说明反应①、②均未达到平衡状态，B错误； C．由分析可知，曲线a为X的浓度随时间变化的曲线，曲线b为Z的浓度随时间变化的曲线，C错误； D．由A项分析可知，反应①正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，反应②正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，故升高温度，反应速率均增大，反应相同时间，体系内Y的物质的量增大，D正确； 故选D。 7．煤化工路线中，利用合成气直接合成乙二醇，反应为：，按化学计量数之比进料，固定平衡转化率α，探究温度与压强的关系。α分别为0.4、0.5和0.6时，温度与压强的关系如图。已知反应，，x为组分的物质的量分数。下列说法错误的是 A．代表α=0.6的曲线为 B． C．M、N两点对应的体系， D．D点对应体系的的值为12 【答案】C 【分析】该反应为气体体积减小的反应，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，平衡转化率增大，，故L1、L2、L3对应为0.6、0.5、0.4；由图可知，压强相同时，温度升高，平衡转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应放热反应。 【详解】A．根据分析可知，代表=0.6的曲线为L1，A正确； B．根据分析可知，正反应放热反应，，B正确； C．M、N两点进料比相同，平衡转化率相同，平衡时各组分的物质的量分数相同，C错误； D．D点对应的平衡转化率为0.5，设起始加入2 mol CO和3 mol H2，则 平衡时CO、H2、HOCH2CH2OH的物质的量分数分别是，，故D正确； 因此答案选C。 8．某研究小组以为原料采用气相沉积法制，其反应的方程式为  ，将、和投入到某刚性反应器中，测得在反应过程中的物质的量和反应体系的总压强随温度升高的变化曲线如图。下列说法错误的是 A．曲线表示总压强随温度的变化曲线 B．a点时反应达到平衡状态 C．若点时再充入一定量的，原料转化率会降低 D．点时，体系压强为，，此时 【答案】C 【分析】以为原料采用气相沉积法制该反应为气体分子总数增加的放热反应，升高温度，平衡逆向进行，的物质的量减少。图中温度a点左边反应未达平衡，a点右边温度升高平衡移动导致Y的量减少，Y代表的物质的量，曲线表示总压强随温度的变化曲线。 【详解】A．根据分析可知曲线表示总压强随温度的变化曲线，A正确； B．a点左边反应未达平衡，a点右边反应随温度升高平衡逆向移动，a点时反应达到平衡状态，B正确； C． 若点时再充入一定量的，刚性容器体积不变，体系各组分浓度不变，平衡不移动，原料转化率不变，C错误； D．点平衡时，体系压强为，，此时，、，，，，D正确； 故选C。 9．在不同压强下，按照n(N2)：n(H2)=1：3的方式进料合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反应达平衡时氨的摩尔分数随温度的变化关系如图。实验研究表明，合成氨反应的速率与参与反应的物质浓度的关系式为v=kc(N2)·c1.5(H2)·c-1(NH3)。下列说法不正确的是 A．p1＜p2＜p3 B．Q点氢气的平衡转化率为66.7% C．Q点对应的平衡常数为KP=(MPa)-2 D．为同时提高反应速率和氨的平衡产率，可以选择及时分离出氨气 【答案】B 【分析】设起始时氮气为1 mol，则存在三段式： 由题图可知，Q为，，则平衡时气体共mol，氮气、氢气和氨气的物质的量分数依次为，Q点对应的平衡常数，以此解题。 【详解】A．温度不变时，，减小压强，平衡逆向移动，氨的物质的量分数降低，则p1＜p2＜p3，A正确； B．据分析，Q点氢气的平衡转化率为×100%=33.3%，B错误； C．据分析，Q点对应的平衡常数为KP=(MPa)-2，C正确； D．及时分离出氨气，氨气浓度降低，平衡右移，根据合成氨反应的速率与参与反应的物质浓度的关系式为v=kc(N2)·c1.5(H2)·c-1(NH3)，反应速率增大，则及时分离出氨气可同时提高反应速率和氨的平衡产率， D正确； 故选B。 10．在密闭容器中进行反应：(正反应放热)，如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像，推断在时刻突然改变的条件可能是 A．催化剂失效 B．减小生成物的浓度 C．降低体系温度 D．增大容器的体积 【答案】C 【详解】A．催化剂只同等程度改变正逆反应速率，不影响平衡移动，催化剂失效时正逆反应速率应同等减小，且平衡不移动（），与图像不符，A错误； B．减小生成物浓度的瞬间，反应物浓度不变，正反应速率应和原平衡速率相等，不会突然减小，与图像不符，B错误； C．该反应正反应放热，降低体系温度时正逆反应速率均减小，且平衡正向移动，，与图像相符，C正确； D．增大容器体积即减小压强，正逆反应速率均减小，但该反应为气体分子数减小的反应，减小压强平衡逆向移动，，与图像不符，D错误； 故选C。 11．某容器中只发生反应：。由下列图象得出的结论正确的是 A．其他条件相同，如图1所示，若压强，则 B．其他条件相同，如图1所示，平衡时Y的转化率： C．向两恒容密闭容器中按不同投料比分别通入一定量的X和Y，Y的平衡转化率随温度变化曲线如图2所示，则平衡常数 D．相同温度下，分别向体积不等的A、B两个恒容密闭容器中均通入2molX和2molY，反应到tmin时X的转化率如图3所示。若B中反应已达到平衡状态，则A中反应一定也达到了平衡状态 【答案】D 【详解】A．W为固体，气体体积变化取决于(a+b)与c，若p1 > p2且p1时Z体积分数更大，说明加压平衡正向移动，即(a+b) > c，A错误； B．图1中，随着n(X)增大（横坐标增大），Y的转化率因X浓度增加而提高。假设a、b、c三点n(X)依次增大，则Y转化率应为c > b > a，B错误； C．平衡常数K仅与温度有关，图2中A、B点温度相同，则KA=KB，升高温度，Y转化率降低（曲线下降），则正反应放热，即温度升高K减小，故，C错误； D．图3中，A容器体积小，压强大，反应速率比B快，B点达到平衡状态，故A一定达到平衡状态，D正确； 故选D。 12．已知和可以相互转化：。在恒温条件下将一定量和的混合气体通入容积为2L的密闭容器中，反应物浓度随时间变化关系如图。下列说法正确的是 A．图中Y曲线是表示浓度随时间的变化曲线 B．前10min内为0.01mol/(L•min) C．25min时，导致平衡移动的原因是将密闭容器的体积缩小为1L D．a、b、c、d四个点中，只有b、d点的化学反应处于平衡状态 【答案】D 【详解】A. 发生反应时，浓度变化幅度是的2倍，25min改变条件后，曲线下降幅度更大，代表，代表，A错误； B. 前10min， 浓度从下降至，，B错误； C. 若25min时容器体积缩小为，浓度应突变为，C错误； D. 曲线水平段代表浓度恒定，反应达到平衡，b点、d点浓度不变，处于平衡；a、c处于平衡建立过程，未平衡，D正确； 答案选D。 13．目前我国研发出一种利用乙醇制氢且同时实现乙酸生产的新途径，主要反应为： Ⅰ．   Ⅱ．   (1)已知：25℃、100 kPa下，由各种元素指定单质生成1 mol某纯物质的热效应叫做该物质的标准摩尔生成热。部分物质如下表。则_______。 物质 -235 -433 -165 -242 0 (2)对于反应Ⅰ：若向某恒温、恒容的密闭容器中加入等物质的量的乙醇和水蒸气发生反应，下列叙述能说明反应已经达到平衡状态的有_______。 A．的体积分数不变 B．气体平均摩尔质量不再变化 C． D．混合气体的密度不再变化 (3)下图关于反应Ⅰ的随温度的变化趋势正确的是_______(填字母)。 (4)恒压密闭容器中投料后产氢速率和产物的选择性随温度变化关系如图1，关键步骤中间体的能量变化如图2。[已知：乙酸选择性] ①由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为_______。 ②由图中信息可知，乙酸可能是“产物1”“产物2”或“产物3”中的哪一个并说明理由：_______。 ③在温度为270℃，压强为100 kPa下，若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，已知乙醇和水的起始投料分别为和。平衡时乙醇的转化率为80%，，则反应Ⅰ的压强平衡常数_______kPa。 【答案】(1)+44 (2)AB (3)c (4) 270℃ 根据图1中乙酸的选择性最大，说明相同条件下生成乙酸的反应速率最大，根据图2中，生成产物1的活化能最小，反应速率最快，则乙酸可能是产物1 10.5 【详解】（1）。 （2）A．的体积分数不变，说明各物质浓度不再变化，反应达到平衡，A正确； B．反应前后气体总质量不变，但总物质的量增大，平均摩尔质量会随反应进行而减小，当气体平均摩尔质量不变时，说明达到平衡，B正确； C．反应速率之比等于化学计量数之比，则，反应平衡时，则时反应平衡，C错误； D．恒容容器，气体总质量不变，密度始终不变，D错误； 故选AB。 （3）反应Ⅰ的，反应后气体分子数增多，故，则中，斜率为，纵截距为，故选c。 （4）①由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为270℃，原因为乙酸选择性最大且反应速率较快； ②由图2可知关键步骤中生成产物1的最大能垒为0.58 eV，生成产物2的最大能垒为0.66 eV，生成产物3的最大能垒为0.81 eV，即生成产物1的活化能最小，根据图1中乙酸的选择性最大，说明相同条件下生成乙酸的反应速率最大，则乙酸可能是产物1； ③在温度为270℃，压强为100 kPa下，若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，已知乙醇和水的起始投料分别为和。平衡时乙醇的转化率为80%，，故平衡时，，,，，，则。 14．碳达峰和碳中和是应对气候变化的重要策略，以CO2为原料合成甲醇可以减少CO2的排放，可以更快地实现碳达峰和碳中和。回答下列问题： I．和生成甲醇涉及的反应如下： 主反应： 副反应： (1)也能反应制甲醇且原子利用率为100%，写出该反应的热化学方程式________________________________________。 (2)时，在主、副反应的混合体系中，平衡时，生成甲醇的选择性[选择性]随压强的变化如图所示。 ①增大压强，甲醇的选择性增大的原因是_______________________________________。 ②T℃时，若在密闭容器中充入和，在压强为时，生成0.6mol CO，则时，主反应的压强平衡常数Kp=__________。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压物质的量分数) Ⅱ．催化剂的性能测试：一定条件下使、混合气体通过反应器，检测反应器出口气体的成分及其含量，计算的转化率和CH3OH的选择性以评价催化剂的性能。 (3)250℃时，测得反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比5：18：1，则该温度下CO2的转化率为__________。 (4)其他条件相同时，反应温度对CO2的转化率和的选择性的影响如图1、2所示。 ①由图1判断，实验中反应未达到化学平衡状态的点为___________。 ②下列说法正确的是____________。 A．温度高于260℃时，CO2平衡转化率增大的原因是副反应正向进行的程度大于主反应逆向进行的程度 B．温度高于260℃时，CO2平衡转化率增大的原因是温度升高反应速率加快，单位时间转化的更多 C．选择低温高效催化剂有利于甲醇的合成 D．加快气体流速可以提高CO2的转化率 ③温度相同时，CH3OH选择性的实验值略高于平衡值(见图2)，从化学反应速率的角度解释原因： ____________________________________________________________________________。 【答案】(1) (2) 主反应为气体分子数目减少的反应，增大压强，平衡正向移动，副反应气体分子数目不变，增大压强对平衡无影响，因此甲醇的选择性增大 (3)25% (4) ABCD AC 温度相同时，主反应的速率大于副反应，单位时间内生成甲醇的量比生成CO的量多 【详解】（1）首先写出化学方程式：，根据盖斯定律，总反应的反应热等于各分步反应的反应热之和，该反应可以视作是由副反应的逆反应和主反应两个步骤组成的总反应，因此该反应的反应热。 （2）①主反应为气体分子数目减少的反应，增大压强，平衡正向移动，副反应气体分子数目不变，增大压强对平衡无影响，因此甲醇的选择性增大； ②压强为时，甲醇的选择性为40%，CO的选择性为60%，故生成的甲醇的物质的量为0.4 mol。由反应关系可知，消耗的CO2和生成的H2O的物质的量均为1 mol，消耗的H2的物质的量为。综上，反应达到平衡时，各物质的量为n(CO2)=1 mol，n(H2)=0.6 mol，n(CH3OH)=0.4 mol，n(CO)=0.6 mol，n(H2O)=1 mol。求得主反应的平衡常数； （3）根据热化学方程式，CO2与CH3OH和CO的化学计量数之比均为1:1，故CO2的转化率为 （4）①ABCD的实验转化率均低于平衡转化率，故均未达到化学平衡，故本题选ABCD； ②A．温度升高，副反应的化学平衡正向移动，且程度大于主反应逆向移动的程度，故CO2转化率提高，A正确； B．CO2的平衡转化率发生变化，是由于主反应和副反应的平衡移动，不能用反应速率解释，B错误； C．低温时甲醇的选择性强，故选择低温高效催化剂有利于甲醇的合成，C正确； D．加快气流速度，缩短了反应时间，不利于提高CO2的转化率，D错误； 故本题选AC； ③温度相同时，主反应的速率大于副反应，单位时间内生成甲醇的量比生成CO的量多，故甲醇的选择性的实验值大于平衡值。 15．煤制合成气(CO和)是重要的工业原料气，其制备原理为：  。回答下列问题： (1)如图能表示煤制合成气反应的与温度(T)关系的是_______________(填序号)。 A．① B．② C．③ D．④ (2)一定条件下，在恒容密闭容器中模拟煤制合成气，能说明该反应已达到化学平衡状态的是_______________(填序号)。 A．体系内气体压强保持不变 B． C．混合气体的密度保持不变 D．CO和的物质的量之比为 (3)直接制备出的合成气中CO所占比例偏低，为提高CO所占比例，进行“逆水煤气变换反应”：  。一定压强下，以物质的量之比投料，、温度时反应物摩尔分数随时间变化关系如图所示。 已知：ⅰ．该反应的速率方程为； ⅱ．忽略温度变化对的影响。 ①、温度时反应速率常数分别为、。判断___________(填“＞”“＜”或“=”)； ②反应至A、B、C三点时吸收(或放出)的热量、、由小到大的顺序为_____________。 (4)乙二醇()是重要的化工原料，主要用于生产聚酯纤维和防冻剂，可以利用合成气进行制备： 。 ①按化学计量比进料，固定平衡转化率α分别为0.4、0.5和0.6时，温度与压强的关系如图所示，代表的曲线为___________(填“”“”或“”)，___________0(填“＞”“＜”或“=”)。 ②若在温度为，压强恒定为200 kPa条件下，通入2 mol CO和，测得的平衡转化率为75%，则该反应的标准平衡常数_______________[结果精确到小数点后两位，已知：分压总压×该组分物质的量分数，对于反应：，；其中，、、、为各组分的平衡分压]。 【答案】(1)C (2)AC (3) ＜ EC＜EA=EB (4) L3 ＜ 7.11 【详解】（1）由热化学方程式可知，该反应，，在低温条件下>0，在高温条件下<0，①②随T上升，显然不符合上述推断，④的纵截距在纵坐标轴的负轴上，即T=0时<0，也不符合上述推断，因此能表示煤制合成气反应的与温度(T)关系的是③，故本题选C； （2）A．该反应前后气体分子数目不相等，在恒容容器中气压不再变化，说明气体分子数目不再变化，反应达到平衡，A正确； B．根据反应速率的定义以及H2O和CO的化学计量数，该反应始终成立，B错误； C．反应前后气体总质量上升，在恒容容器中气体密度不变表明气体总质量不再变化，反应达到平衡，C正确； D．CO和H2同为产物，在反应中物质的量之比始终为1:1，不能说明反应已经达到了平衡，D错误； 故本题选AC； （3）①由曲线可知，该反应在T1时更快达到平衡，因此反应速率常数<； ②、、的大小只与A、B、C点反应物的转化率有关，因此=，C点反应物的转化率最低，因此<=； （4）①该反应前后气体分子数下降，相同温度下，压强越高反应物转化率越高，因此代表的曲线为L3；相同压强下，温度越低平衡转化率越高，说明随温度提高反应逆向移动，因此<0； ②H2的转化率为75%，即消耗的H2的量为2.25 mol，据此列出三行式： 因此反应平衡时的分压为=50 kPa，=75 kPa，=75 kPa，可求得。 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 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 化学反应速率与平衡图像分析 重难目标 1.读懂速率时间、浓度时间、转化率温度、转化率压强等基础图像，厘清横纵坐标、拐点、平台的化学含义，依据图像快速判断平衡移动的方向。 2.掌握 “先拐先平，数值更大” 等分析思路，可以结合温度、压强、催化剂，比较反应速率，推断正反应吸热或者放热、气体分子数变化情况。 3.能够识别多变量的复合图像，学会控制单一变量开展对比分析；区分平衡建立阶段与平衡移动阶段，规避条件改变瞬间速率变化的常见误区。 考情分析 该考点高频出题，选择题、综合大题都较为常见。命题大多采用陌生可逆反应，给出转化率、物质占比等多因素图像。侧重于读图获取信息，较少繁杂计算。着重考查温度、压强、催化剂对于速率和平衡的作用。易错点：忽略变量控制、混淆平衡尚未建立与平衡移动、误判催化剂图像。经常和平衡常数、转化率综合考查，检验学生图表解读、逻辑推理的能力。 一、速率—时间图像 1.“渐变”类v－t图像 图像 分析 结论 t1时其他条件不变，_____反应物的浓度 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，_____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，增大生成物的浓度 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，减小生成物的浓度 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 2.“断点”类v－t图像 1.速率－时间图像“断点”分析 当可逆反应达到平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，可能使速率—时间图像的曲线出现不连续的情况，即出现“断点”。根据“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。如图，t1时刻改变的条件可能是使用_____或__________(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。 2.常见含“断点”的速率变化图像分析 图像 t1时刻所改变的条件 温度 升高 降低 升高 降低 正反应为放热的反应 正反应为吸热的反应 压强 增大 减小 增大 减小 正反应为气体物质的量增大的反应 正反应为气体物质的量减小的反应 二、转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 1.反应进程折线图 (1)图示：(C%指产物的质量分数，B%指某反应物的质量分数) 此类图像一般纵坐标表示物质的量、浓度、百分含量、转化率，横坐标表示反应时间。解题的关键是找转折点。 (2)转折点之前，用外因对速率的影响分析问题，用__________的规律判断不同曲线表示温度或压强的大小。 (3)转折点之后是平衡状态或平衡移动，解题时要抓住量的变化，找出平衡移动的方向，利用化学平衡移动原理推理分析。 2.恒压(或恒温)线 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__________ Ⅰ.识图：(α表示反应物的转化率，c表示反应物的平衡浓度) 图①，若p1>p2>p3，则正反应为气体体积减小的反应，ΔH＜0；图②，若T1>T2，则正反应为放热反应。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。 Ⅱ规律： （1）__________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。 三、三类特殊图像 化学平衡图像的解题总方针 （1）分析图像 ①看面：即看清楚纵坐标和横坐标所对应的物理量； ②看线：即看清楚线的走向(增、减性和斜率的大小)和变化趋势(渐变和突变)； ③看点：即看清楚一些特殊点(________________________________________的意义)； ④看是否要做辅助线(等温线、等压线、平衡线)。 （2）联想规律：联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。 （3）做出判断：根据分析图像的结果与规律做对比，做出符合题目要求的判断。 ➊对于化学反应mA(g)＋nB(g)p(C)＋qD(g)，M点前，表示从反应物开始，v正>v逆；M点为刚达到平衡点(如下图)；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH<0。 ➋对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点(如图)。L线的左上方(E点)，E点A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以，E点v正>v逆；则L线的右下方(F点)，v正<v逆。 ➌曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点A是平衡状态，压强增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。 题型01速率—时间图像 【典例1】下图为某化学反应速率-时间图。在t1时刻升高温度或增大压强，都符合下图所示变化的反应 A．2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)；ΔΗ<0 B．4NH3(g)+5O2(g)⇌4NO(g)+6H2O(g)；ΔΗ<0 C．H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)；ΔΗ>0 D．C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)；ΔΗ>0 【对练1】利用反应CH4(g)＋4NO(g) CO2(g)＋2N2(g)＋2H2O(g)　ΔH<0可消除氮的氧化物污染。某条件下无催化剂存在时，向某密闭容器中加入CH4和NO发生上述反应，反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。 下列说法正确的是 A．曲线②表示的是v正-t关系 B．有催化剂存在时，v2增大、v1不变 C．t2时体系中c(NO)∶c(N2)=2∶1 D．t1、t2时混合气体的平均摩尔质量相等 【对练2】已知：  。向一密闭容器中充入1 mol 和3 mol 发生该反应，时达到平衡状态Ⅰ，保持温度和体积不变，在时改变某一条件，时重新达到平衡状态Ⅱ，逆反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．平衡常数K：K(Ⅱ)(Ⅰ) B．时改变的条件：向容器中加入 C．平衡时A的体积分数： D．容器内压强不变，表明反应达到平衡 题型02 转化率与温度图像 【典例2】M、N均为1L的密闭容器，向M容器中充入1mol CH4和1mol CO2，向N容器中充入1mol CH4和n mol CO2，在催化剂存在下发生反应：，测得的平衡转化率随温度的变化如图所示，下列说法正确的是 A．n>1 B．N容器中， C．点a、b、c对应的平衡常数： D．773K时，维持b点压强不变，再向容器中充入2mol CH4和2mol CO2，再次达到平衡时CH4的转化率不变 【对练1】一定条件下，将NO和按比例充入反应容器，发生反应。温度、压强(p)对NO平衡转化率的影响如图所示。下列分析正确的是 A．压强大小： B．温度升高，该反应的平衡常数增大 C．400℃、条件下，该反应的平衡常数一定为 D．600℃、条件下，的平衡转化率为 【对练2】恒容密闭容器中 和一定量反应：。按投料比 1：3或1：3.5，的平衡转化率与温度关系如图。下列说法正确的是 A． B．反应速率： C．点对应的化学平衡常数： D．当混合气体的密度不变时，该反应达到平衡状态 题型03 反应进程折线图 【典例3】下列叙述与图像对应符合的是 A．图1表示达到平衡状态的N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 在t0时刻充入了一定量的NH3，平衡逆向移动 B．对于反应A(g)+2B(g)3C(g)+D(s)，缩小容器容积，可使图2的曲线b变为曲线a C．图3表示温度对反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)  ΔH<0的影响 D．对于反应2X(g)+3Y(g)2Z(g)  ΔH<0，若p3<p4，y可以表示Z的百分含量 【对练1】消除汽车尾气的过程中，反应  起决定性作用。向某一恒容密闭容器中充入一定量的NO，NO浓度与反应温度和时间的关系如图。下列说法正确的是 A．当混合气体的密度不再随时间改变，则该反应达到平衡状态 B． C．保持其他条件不变，仅充入少量的稀有气体，有利于该反应正向进行 D．平衡常数： 【对练2】化学中常用图像直观地描述化学反应的进程或结果。只改变一个条件，则下列对图像的解读正确的是 A．图①，反应为，t1时刻加入少量KCl固体后，化学反应速率随时间变化的图像 B．图②反应为，则NO2的转化率：b点＞a点＞c点 C．图③反应为，600K时，Y点甲醇的 D．图④反应为，则D一定是气体 题型04 恒压(或恒温)线 【典例4】已知反应。下列有关该反应图像的解释或得出的结论正确的是 A．已知由图可知， B．由图可知，交点a表示反应一定处于平衡状态 C．由图可知，反应在N点和M点可能达到了平衡状态 D．由图可知，时刻改变的条件可能为升高温度 【对练1】利用和在催化剂作用下合成乙烯()的主要反应为： ，在一密闭容器中按进行投料发生反应，测得不同压强下的平衡转化率随温度变化的图象如图所示。下列说法不正确的是 A． B．该反应在低温下能自发进行 C．反应速率： D．N点处用各组分的平衡分压表示的平衡常数表达式为 【对练2】氨在工农业生产中应用广泛，某化学兴趣小组模拟不同条件下的合成氨反应，向的某密闭容器中充入和，不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强的关系如图所示，下列说法错误的是 A．反应温度： B．平衡常数： C．混合气体的总物质的量： D．该反应的反应物的能量总和小于生成物的能量总和 题型05 综合图像分析 【典例5】反应  ，在温度为、时，平衡体系中的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法错误的是 A．A、C两点的化学平衡常数： B．由状态到状态，可以用加热的方法 C．A、C两点气体的颜色：A深，C浅 D．A、C两点气体的平均相对分子质量： 【对练1】已知制备光气的反应为  ，将等物质的量的和充入密闭容器中，平衡体系中，混合物的平均摩尔质量在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法错误的是 A．温度： B．平衡常数： C．的平衡转化率： D．b点时，若，则的平衡转化率为50% 【对练2】工业上用和合成甲醇涉及以下反应： Ⅰ．   Ⅱ．   在催化剂作用下，将和的混合气体充入一恒容密闭容器中进行反应，达到平衡时，的转化率和容器中混合气体的平均相对分子质量随温度变化如图。下列判断合理的是 已知：平衡时甲醇的选择性为生成甲醇消耗的在总消耗量中占比。 A．， B．温度升高，反应Ⅰ的K增大 C．，平衡时甲醇的选择性为60% D．开发低温时的高效催化剂，可以提高的平衡转化率 1．工业制硫酸的一步重要反应是SO2的催化氧化。在2 L密闭容器中，充入SO2和足量O2，在催化剂、500℃的条件下发生反应。SO2、SO3的物质的量随时间的变化如图。下列说法不正确的是   A．该反应的化学方程式是2SO2 + O22SO3 B．反应到2 min时，达到了化学平衡状态 C．反应开始至5 min末，以SO2浓度的变化表示该反应的平均反应速率是0.8 mol/(L·min) D．通过调控反应条件，可以使SO2转化率发生变化 2．一定条件下将NO(g)和O2(g)按物质的量之比2:1充入反应容器，发生反应：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。在不同压强下分别测得NO的平衡转化率随温度变化的曲线如图。下列说法正确的是 A．P1>P2 B．其他条件不变，温度升高，该反应的反应限度减小 C．400℃、P1条件下，O2的平衡转化率为20% D．400℃时，该反应的化学平衡常数的数值为 3．工业上利用制备的原理为  。在容积相等的刚性容器中分别按为1：1、2：1投料，且的物质的量相等，测得平衡转化率与投料比、温度之间的关系如图。下列叙述错误的是 A．上述正反应是焓增反应 B．代表 C．平衡常数： D．正反应速率： 4．工业上以为原料制备，其中一步反应为：  。在起始投料比均为，压强分别为、下进行反应。平衡时，测得转化率随温度的变化如图。下列说法不正确的是 A．， B．正反应速率： C．点、、对应的平衡常数： D．、条件下，若起始，则平衡转化率增大 5．一定温度下，在密闭容器中进行反应。在其他条件不变的情况下，分别测得起始时的物质的量对平衡时的体积分数的影响如图甲所示。下列说法错误的是 A．a、b、c三点中c点对应的平衡状态中反应物的转化率最大 B．a、b、c三点中b点起始投料物质的量之比为1∶1 C．缩小容器体积，甲胺的浓度增大，可用平衡移动原理来解释 D．图乙表示该反应的正反应速率随时间的变化情况，则时刻改变的条件可能是降低温度 6．向某恒温刚性密闭容器中加入一定量X(g)，发生反应的化学方程式为①    ；②    。测得体系中X、Y、Z的浓度随时间变化的曲线如图甲所示，平衡常数K1、K2随温度的倒数()的变化如图乙所示。下列说法正确的是 A．， B．t1s时，反应①、②均达到平衡状态 C．曲线a为Z的浓度随时间变化的曲线 D．反应相同时间，升高温度，体系内Y的物质的量增大 7．煤化工路线中，利用合成气直接合成乙二醇，反应为：，按化学计量数之比进料，固定平衡转化率α，探究温度与压强的关系。α分别为0.4、0.5和0.6时，温度与压强的关系如图。已知反应，，x为组分的物质的量分数。下列说法错误的是 A．代表α=0.6的曲线为 B． C．M、N两点对应的体系， D．D点对应体系的的值为12 8．某研究小组以为原料采用气相沉积法制，其反应的方程式为  ，将、和投入到某刚性反应器中，测得在反应过程中的物质的量和反应体系的总压强随温度升高的变化曲线如图。下列说法错误的是 A．曲线表示总压强随温度的变化曲线 B．a点时反应达到平衡状态 C．若点时再充入一定量的，原料转化率会降低 D．点时，体系压强为，，此时 9．在不同压强下，按照n(N2)：n(H2)=1：3的方式进料合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反应达平衡时氨的摩尔分数随温度的变化关系如图。实验研究表明，合成氨反应的速率与参与反应的物质浓度的关系式为v=kc(N2)·c1.5(H2)·c-1(NH3)。下列说法不正确的是 A．p1＜p2＜p3 B．Q点氢气的平衡转化率为66.7% C．Q点对应的平衡常数为KP=(MPa)-2 D．为同时提高反应速率和氨的平衡产率，可以选择及时分离出氨气 10．在密闭容器中进行反应：(正反应放热)，如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像，推断在时刻突然改变的条件可能是 A．催化剂失效 B．减小生成物的浓度 C．降低体系温度 D．增大容器的体积 11．某容器中只发生反应：。由下列图象得出的结论正确的是 A．其他条件相同，如图1所示，若压强，则 B．其他条件相同，如图1所示，平衡时Y的转化率： C．向两恒容密闭容器中按不同投料比分别通入一定量的X和Y，Y的平衡转化率随温度变化曲线如图2所示，则平衡常数 D．相同温度下，分别向体积不等的A、B两个恒容密闭容器中均通入2molX和2molY，反应到tmin时X的转化率如图3所示。若B中反应已达到平衡状态，则A中反应一定也达到了平衡状态 12．已知和可以相互转化：。在恒温条件下将一定量和的混合气体通入容积为2L的密闭容器中，反应物浓度随时间变化关系如图。下列说法正确的是 A．图中Y曲线是表示浓度随时间的变化曲线 B．前10min内为0.01mol/(L•min) C．25min时，导致平衡移动的原因是将密闭容器的体积缩小为1L D．a、b、c、d四个点中，只有b、d点的化学反应处于平衡状态 13．目前我国研发出一种利用乙醇制氢且同时实现乙酸生产的新途径，主要反应为： Ⅰ．   Ⅱ．   (1)已知：25℃、100 kPa下，由各种元素指定单质生成1 mol某纯物质的热效应叫做该物质的标准摩尔生成热。部分物质如下表。则_______。 物质 -235 -433 -165 -242 0 (2)对于反应Ⅰ：若向某恒温、恒容的密闭容器中加入等物质的量的乙醇和水蒸气发生反应，下列叙述能说明反应已经达到平衡状态的有_______。 A．的体积分数不变 B．气体平均摩尔质量不再变化 C． D．混合气体的密度不再变化 (3)下图关于反应Ⅰ的随温度的变化趋势正确的是_______(填字母)。 (4)恒压密闭容器中投料后产氢速率和产物的选择性随温度变化关系如图1，关键步骤中间体的能量变化如图2。[已知：乙酸选择性] ①由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为_______。 ②由图中信息可知，乙酸可能是“产物1”“产物2”或“产物3”中的哪一个并说明理由：_______。 ③在温度为270℃，压强为100 kPa下，若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，已知乙醇和水的起始投料分别为和。平衡时乙醇的转化率为80%，，则反应Ⅰ的压强平衡常数_______kPa。 14．碳达峰和碳中和是应对气候变化的重要策略，以CO2为原料合成甲醇可以减少CO2的排放，可以更快地实现碳达峰和碳中和。回答下列问题： I．和生成甲醇涉及的反应如下： 主反应： 副反应： (1)也能反应制甲醇且原子利用率为100%，写出该反应的热化学方程式________________________________________。 (2)时，在主、副反应的混合体系中，平衡时，生成甲醇的选择性[选择性]随压强的变化如图所示。 ①增大压强，甲醇的选择性增大的原因是_______________________________________。 ②T℃时，若在密闭容器中充入和，在压强为时，生成0.6mol CO，则时，主反应的压强平衡常数Kp=__________。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压物质的量分数) Ⅱ．催化剂的性能测试：一定条件下使、混合气体通过反应器，检测反应器出口气体的成分及其含量，计算的转化率和CH3OH的选择性以评价催化剂的性能。 (3)250℃时，测得反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比5：18：1，则该温度下CO2的转化率为__________。 (4)其他条件相同时，反应温度对CO2的转化率和的选择性的影响如图1、2所示。 ①由图1判断，实验中反应未达到化学平衡状态的点为___________。 ②下列说法正确的是____________。 A．温度高于260℃时，CO2平衡转化率增大的原因是副反应正向进行的程度大于主反应逆向进行的程度 B．温度高于260℃时，CO2平衡转化率增大的原因是温度升高反应速率加快，单位时间转化的更多 C．选择低温高效催化剂有利于甲醇的合成 D．加快气体流速可以提高CO2的转化率 ③温度相同时，CH3OH选择性的实验值略高于平衡值(见图2)，从化学反应速率的角度解释原因： ____________________________________________________________________________。 15．煤制合成气(CO和)是重要的工业原料气，其制备原理为：  。回答下列问题： (1)如图能表示煤制合成气反应的与温度(T)关系的是_______________(填序号)。 A．① B．② C．③ D．④ (2)一定条件下，在恒容密闭容器中模拟煤制合成气，能说明该反应已达到化学平衡状态的是_______________(填序号)。 A．体系内气体压强保持不变 B． C．混合气体的密度保持不变 D．CO和的物质的量之比为 (3)直接制备出的合成气中CO所占比例偏低，为提高CO所占比例，进行“逆水煤气变换反应”：  。一定压强下，以物质的量之比投料，、温度时反应物摩尔分数随时间变化关系如图所示。 已知：ⅰ．该反应的速率方程为； ⅱ．忽略温度变化对的影响。 ①、温度时反应速率常数分别为、。判断___________(填“＞”“＜”或“=”)； ②反应至A、B、C三点时吸收(或放出)的热量、、由小到大的顺序为_____________。 (4)乙二醇()是重要的化工原料，主要用于生产聚酯纤维和防冻剂，可以利用合成气进行制备： 。 ①按化学计量比进料，固定平衡转化率α分别为0.4、0.5和0.6时，温度与压强的关系如图所示，代表的曲线为___________(填“”“”或“”)，___________0(填“＞”“＜”或“=”)。 ②若在温度为，压强恒定为200 kPa条件下，通入2 mol CO和，测得的平衡转化率为75%，则该反应的标准平衡常数_______________[结果精确到小数点后两位，已知：分压总压×该组分物质的量分数，对于反应：，；其中，、、、为各组分的平衡分压]。 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 学科网（北京）股份有限公司 $