专题04 化学反应速率与平衡图像分析（重难点讲义）化学鲁科版选择性必修1

专题04 化学反应速率与平衡图像分析 重难目标 1. 认识速率-时间、浓度-时间、转化率/百分含量-温度、转化率/百分含量-压强等常见化学平衡图像类型，读懂横纵坐标、拐点、平台、变化趋势的化学含义。 2. 掌握“先拐先平，数值大”“定一议二”两大图像分析方法，能结合勒夏特列原理判断反应焓变、反应前后气体分子数变化。 3. 运用模型思想分析多变量复杂图像，能识别图像陷阱，区分平衡建立阶段与平衡移动阶段，结合图像完成转化率、平衡常数相关计算，能根据图像选择工业适宜反应条件。 考情分析 在近几年高考试卷中，化学反应速率与平衡图像属于化学反应原理模块高频考点，原理大题必考，选择题也频繁出现。具有以下命题特点： 情境综合化：多以工业合成、催化转化、废气处理等真实化工反应为载体。 设问层次化：常要求判断ΔH正负、气体计量数变化、选择生产条件、计算K与转化率、描述曲线变化原因。 陷阱隐蔽化：容易忽略固体/纯液体不影响平衡、混淆反应速率变化和平衡移动，看错横坐标是时间还是温度/压强。 一、速率—时间图像 1.“渐变”类v－t图像 图像 分析 结论 t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，增大反应物的浓度 t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，减小反应物的浓度 t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，增大生成物的浓度 t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，减小生成物的浓度 2.“断点”类v－t图像 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 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 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。 二、速率—压强(或温度)图像 1.对于速率～温度曲线，温度改变后，吸热反应速率变化大，放热反应速率变化小。即吸热大变，放热小变。以mA＋nBpC＋qD；△Ｈ＝Ｑ为例 2.对于速率～压强曲线，压强改变后，气体体积之和大的一侧反应速率变化大，气体体积之和小的一侧反应速率变化小。以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)；△Ｈ＝Ｑ为例 【名师点拨】这类图像中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。图中交点是平衡状态，压强或温度增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。 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。 2、规律：①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。 ③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：解该类图像题要注意各物质曲线出现折点(达到平衡)的时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。 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：一般当转化率达到一个定值，即转化率或百分含量保持不变，该反应达到化学平衡，我们可以借助图像中曲线的数值大小，进一步结合影响平衡的一些外界因素，分析整合，得出相关结论。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系数的关系。 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。如图丙中a使用催化剂。 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若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应。 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：(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。 【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。 六、反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 1.反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在相同时间段内，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正>v逆，未达平衡；M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增大(C%减小)，平衡逆向移动，ΔH<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)，L线上所有的点都是平衡点。 左上方(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；则右下方(F点)v正<v逆。 3.投料比与转化率或产率相关图像 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。如在保持体系总压为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： 分析图像我们可以得到如下信息，在同温同压下，增加二氧化硫的量，会使原料气中SO2和O2的物质的量之比m变大，m越大，平衡转化率α(SO2)越小，即图中m1、m2、m3的大小顺序为m1>m2>m3。 七、化学速率图像分析 1.识图 这类图像定性地揭示了反应过程中 v（正）、v（逆）随时间（含条件改变对化学反应速率的影响）而变化的规律，体现了平衡的“逆、动、等、定、变、同”的基本特征，以及平衡移动的方向。分析这类图像的重点及易错点是图像中演变出来的相关面积，曲线下方阴影部分的面积大小就表示在该时间段内某物质的浓度的变化量。另外，由v-t图可知，在一般情况下，同一个反应有先快后慢的特点，生成等量产物（或消耗等量反应物），所需的时间逐渐变长。 2.常见v-t图像分析方法 （1）看图像中正、逆反应速率的变化趋势,看二者是同等程度的变化,还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂角度考虑;若是不同程度的变化,可从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。 （2）对于反应速率变化程度不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间,正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律,加以筛选、验证、排除。 （3）改变条件判断v(正)、v(逆)的相对大小时,可以从平衡移动方向讨论,若平衡正移,v(正)>v(逆),若平衡逆移,v(正)<v(逆)。 （4）规律：v­t图像中无“断点”，曲线是“渐变”的，即逐渐升高或降低，则改变的条件是浓度。若曲线是向上“渐变”，表示改变的条件是“增强”，反之，改变的条件是“减弱”，如工业合成氨的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0。 因t1时刻改变条件后，v′逆>v′正，平衡逆向移动，故改变的条件是增大NH3的浓度。 八、化学平衡图像分析 1.思维建模 2.解题步骤 第一步：看特点。即分析可逆反应方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分 子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应，还是吸热反应)等。 第二步：识图像。即识别图像类型，一看“面”（理清横坐标、纵坐标表示的含义）；二看“线”（分析曲线的走向和变化趋势，它与横坐标、纵坐标的关系）；三看 “点”（重点分析特殊点——起点、拐点、交点、终点的含义）；四看是否要作辅助线（如等温线、等压线等），五看定量图像中有关量的多少问题。 第三步：联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其温度、压强越大。 第四步：图表与原理整合。逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。 3.解题技巧 ①先拐先平：在含量—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线表示的温度较高或压强较大。 ②定一议二：在含量—T/p曲线中，图像中有三个变量，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系(因平衡移动原理只适用于“单因素”的改变)。即确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后(通常可画一垂线)，讨论横坐标与曲线的关系。 ③三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看v(正)、v(逆)的相对大小；三看化学平衡移动的方向。 4.易错点拨 （1）“先拐先平”与速率快慢的误区：在反应速率与化学平衡图像中，我们容易错误认为曲线先出现拐点，则反应速率一定快，由此得出反应温度或压强、浓度一定大等错误观点。正确的分析应该是先出现拐点，先平衡，即常说的“先拐先平”，但比较反应速率快慢时，应该依据曲线斜率的大小，斜率大，反应速率快，如下面图像，尽管曲线b先平衡，但其反应速率小于曲线a对应的速率。 （2）未达到平衡的曲线误认为是平衡时的曲线。如根据下面图像判断某反应正反应为放热反应还是吸热反应时，从o—a—b阶段，误认为升高温度，生成物浓度增大，反应向正反应方向进行，所以该正反应为吸热反应。该错误结论的得出原因在于o—a—b阶段时，该反应并没有达到平衡状态，b点为平衡时状态，通过b—c阶段可以得出，在平衡状态下，若升高温度，生成物浓度减少，平衡逆向移动，所以该反应的正反应为放热反应。 （3）图像中涉及定量问题时，应该注意相关“量”与反应原理的对应关系。如合成氨中，若H2 、 N2的浓度按照3:1置入反应装置中，尽管H2 、 N2的浓度不断减少，根据反应原理，二者减少量应该满足3:1的关系，显然下面图像中曲线的变化是错误的结论。 题型01 速率-时间图像 【典例1】（26-27高三上·广东广州·阶段检测）一定温度下，在的恒容密闭容器中发生反应；，物质的浓度随时间变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．曲线甲代表 B．点时，曲线乙对应物质的生成速率小于消耗速率 C．点时的转化率约是 D．点到点的过程中气体的压强减小 【对练1】（25-26高一下·河南郑州·期末）向容积为2 L的密闭容器中通入一定量的和，体系中各物质浓度随时间变化如图。下列有关说法正确的是 A．容器中发生反应的方程式： B．64 s时， C．的平衡转化率为66.7% D．平衡时体系压强与初始时体系压强之比为 【对练2】 （25-26高一下·江苏扬州·期末）一定温度下，将与充入恒容密闭容器中发生反应，各组分的物质的量浓度随时间的变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是 A．曲线表示物质的浓度变化 B．物质、的物质的量浓度变化曲线重合，均为曲线 C．点对应的状态为平衡状态 D．到，用物质表示反应速率为 题型02 速率-压强或速率-温度图像 【典例1】（26-27高二上·河南周口·阶段检测）合成氨技术一直是科学家研究的重要课题。将和充入密闭容器中反应，平衡后混合物中氨的物质的量分数（）随温度、压强变化如图所示。下列说法正确的是 A．点达到平衡时氢气的分压为 B．压强大小关系为 C．点的平衡常数（以物质的量浓度计算） D．点的体积分数为 【对练1】（25-26高二上·广东广州·期中）纳米二氧化钛催化剂可用于工业合成甲醇：，按：投料比将与充入恒容密闭容器中，在一定条件下发生反应，测得平衡时混合物中的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法错误的是 A．该反应的 B． C．在点时，转化率为 D．A、B两点对应的平衡常数相等 【对练2】 （25-26高三上·广东惠州·阶段检测）乙烯直接水合法生产乙醇的反应为。下图为乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中]，下列说法不正确的是 A． B．a、b点的平衡常数K大小：a=b C．M点的平衡产率为20% D．恒温恒容条件下向M点的体系中通入乙烯，乙烯的平衡转化率增大 题型03 浓度或物质的量-时间图像 【典例1】（24-25高二上·福建·期中）T℃时，向1L密闭容器中充入10molH2和3molSO2发生反应：3H2(g)+SO2(g)=H2S(g)+2H2O(g) ΔH＜0。部分物质的物质的量n(X)随时间t变化如图中实线所示。下列说法正确的是 A．实线a代表n(H2O)随时间变化的曲线 B．t1min时，v正(SO2)＜v逆(H2S) C．该反应的平衡常数K=L∙mol-1 D．若向密闭容器中充入12molH2和3molSO2，则虚线b可表示n(SO2)的变化 【对练1】（25-26高二上·江西抚州·期中）下，在恒容密闭容器中加入和，发生反应：，测得与时间()的关系如图所示。下列说法正确的是 A．点时不变，说明反应停止 B．， C．的体积分数不变时，说明反应达到平衡 D．时刻改变的条件可能是再充入 【对练2】 （25-26高二上·浙江·阶段检测）在2L 的恒容密闭容器中充入1mol CO 和 一定温度下发生反应： 测得部分物质的物质的量变化如图所示。下列说法正确的是 A．曲线Ⅱ代表的物质是 H2 B．t=4min时， C．从反应开始到1min内，CH3OH的平均反应速率为 D．该温度下的反应平衡常数为K=12 题型04 转化率-时间-温度图像 【典例1】（25-26高二上·广东汕头·期末）向某密闭容器中充入一定量的和，在催化剂作用下发生反应：，测得的转化率与温度的关系如图所示，其中两条曲线分别表示反应到时的转化率以及的平衡转化率。下列说法不正确的是 A．曲线I表示反应到2s时CO的平衡转化率 B．反应温度为时，后，容器中的物质的量仍在增加 C．在反应温度低于时，延长反应时间能缩小图中阴影部分的面积 D．若时，测得容器中和的浓度相等，则的转化率为 【对练1】（23-24高三上·山西·阶段检测）已知反应：2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3，分别在0℃和20℃下，测得其转化率随时间变化的关系曲线(α－t曲线)如图所示。下列说法错误的是    A．曲线a代表0℃下CH3COCH3的α－t曲线 B．0～20min内，CH3COCH3的平均反应速率＜1 C．升高温度，可缩短反应达到平衡的时间，并能增大CH3COCH3的平衡转化率 D．从α=0到α=0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的产量=1 【对练2】 （23-24高二上·河南郑州·期中）三氯氢硅()是制备硅烷、多晶硅的重要原料。对于反应，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时的转化率随时间变化的结果如图所示。下列有关说法正确的是 A．在323K下，该反应的平衡转化率为22% B．在343K下，该反应的平衡常数约为0.02 C．， D．　 一、单选题 1．（26-27高二上·江西吉安·阶段检测）恒容密闭容器中，等物质的量的和发生的总反应如下：，达到平衡时，相关物质平衡组成随温度变化关系如图。下列说法正确的是 A．该反应正反应为放热反应 B．M点该反应的 （用物质的量分数代替浓度计算） C．L点的消耗速率大于a物质的生成速率 D．N点的平衡转化率为75% 2．（26-27高二上·河南濮阳·阶段检测）25 ℃时，在含有Pb2＋、Sn2＋的某溶液中，加入过量金属锡(Sn)，发生反应：Sn(s)＋Pb2＋(aq)⇌Sn2＋(aq)＋Pb(s)，体系中c(Pb2＋)和c(Sn2＋)变化关系如图所示。 下列判断正确的是 A．25 ℃时，该反应的平衡常数K=2.2 B．往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后，c(Pb2＋)变小 C．往平衡体系中加入金属铅后，c(Pb2＋)增大 D．升高温度，平衡体系中c(Pb2＋)增大，说明该反应ΔH >0 3．（24-25高二上·重庆·期末）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 4．（26-27高二上·江西·阶段检测）如图为密闭容器中 的理论平衡曲线，有关说法错误的是 A．该反应平衡常数表达式为 B．升高温度、减小压强均可使平衡正向移动 C．CaO(s)能稳定存在而Ca(OH)2(s)不能稳定存在的状态点有a点、c点、d点 D．Ca(OH)2(s)能稳定存在的状态点有a点、b点、d点 5．（26-27高二上·安徽蚌埠·阶段检测）对于反应 ，其逆反应速率（）随时间的变化如图所示。下列叙述正确的是 A．时刻之前正反应速率呈减小趋势 B．时刻改变的条件可能是升高温度 C．时刻改变的条件若是增大压强，则小于 D．时刻改变条件后再次平衡时的含量将减小 6．（26-27高二上·湖南长沙·阶段检测）下列图像均表示反应  ΔH＞0，其中p2＞p1 。判断下列图像正确的是 A． B． C． D． 7．（24-25高二上·山西吕梁·期末）向体积均为1L的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入2molX和2molY，不同条件(恒温或绝热)下发生反应： 。两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．恒温恒容条件下进行上述反应，密度不变不能作为达到平衡状态的标志 B．该反应任意条件下均能自发进行 C．a点对应的平衡常数大于c点的平衡常数 D．b点对应的Y的转化率为30% 8．（25-26高二上·江西宜春·期末）如图表示2A(g) + B(g) ⇌ 4C(g)  ΔH＜0，p2>p1，判断下列图像错误的是 A． B． C． D． 9．（25-26高二上·吉林松原·期末）下列图象中可用来表示   的正确图象是 A． B． C． D． 10．（24-25高二上·广西·期末）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 11．（26-27高二上·江西宜春·阶段检测）在一恒容的密闭容器中充入1molCO2、1molCH4，在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)，测得CH4平衡时转化率与温度、压强的关系如图，下列有关说法正确的是 A．上述反应的ΔH<0 B．压强：p4>p3>p2>p1 C．1100℃时该反应平衡常数约为23.4 D．压强为p4时，在y点：v(正)<v(逆) 12．（26-27高二上·河南·阶段检测）下列图像及有关叙述正确的是 A．图甲为合成氨反应中，其他条件不变时，起始时用量对反应影响的曲线，则图中温度，、、三点所处的平衡状态中，反应物的转化率最高的是点 B．图乙表示足量锌分别与盐酸、硫酸反应产生氢气的体积随时间变化的曲线 C．图丙是恒温密闭容器中发生反应时，随反应时间变化的曲线，时刻改变的条件可能是缩小容器的体积 D．图丁是反应 中的平衡转化率随温度、压强的变化曲线，说明代表温度，代表压强，且 13．（26-27高二上·湖南怀化·阶段检测）如图表示，，判断下列图像错误的是 A． B． C． D． 二、解答题 14．（25-26高二上·山东青岛·阶段检测）氨气是国民经济的基础，工业上常用氮气和氢气合成氨：。 (1)恒温条件下，向恒容密闭容器中充入和合成。下列情况不能表明该反应达到平衡状态的是______(填标号)。 a．气体密度不随时间变化 b．的体积分数保持不变 c．混合气体的平均相对分子质量不随时间变化 d．的消耗速率是消耗速率的一半 e．混合气体的压强不随时间变化 f．用表示的化学反应速率 (2)一定温度下，向1 L恒容密闭容器中充入和。测得各物质的浓度与时间的关系如图。 ①甲代表______(填化学式)。 ②0～12 min内，的转化率为______。 (3)如图，在恒温密闭容器中分解，时刻充入了，请解释为什么重新达到平衡后浓度与原平衡相同：___________。 (4)科学家开发出了一种新型催化剂，在常温下也能合成氨。常温下，向密闭容器中充入和，相同时间内，氨气体积分数与压强的关系如图，压强小于7 MPa时，随着压强增大，氨气体积分数增大，其原因是___________。 15．（25-26高二上·内蒙古包头·期中）I、氮的氧化物是大气污染物之一，用一氧化碳还原氮氧化物，可防止空气污染。回答下列问题： 已知：①   ②   ③   (1)CO还原NO反应：在________，该反应在________下能自发进行(填“高温”、“低温”或“任意温度”)。 (2)其他条件相同时，使用两种不同催化剂，反应相同的时间，CO的转化率随温度变化的影响如图： ①工业生产中应选择的温度和催化剂分别是________、________。 ②图中温度高于320℃时，CO转化率减小的原因可能是________。 Ⅱ、工业上用和制备的原理如下： ①    ②    (3)其他条件相同时，测得不同压强下，的平衡转化率随温度变化关系如图所示。 ①、、由小到大顺序为________。时，发生的反应以________(填“反应①”或“反应②”)为主。 (4)其他条件相同时，转化率或选择性(生成的物质的量与转化的物质的量的比值)随温度的变化关系如图所示。220℃时，的产率为________。工业生产中制备的温度为200～280℃，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04 化学反应速率与平衡图像分析 重难目标 1. 认识速率-时间、浓度-时间、转化率/百分含量-温度、转化率/百分含量-压强等常见化学平衡图像类型，读懂横纵坐标、拐点、平台、变化趋势的化学含义。 2. 掌握“先拐先平，数值大”“定一议二”两大图像分析方法，能结合勒夏特列原理判断反应焓变、反应前后气体分子数变化。 3. 运用模型思想分析多变量复杂图像，能识别图像陷阱，区分平衡建立阶段与平衡移动阶段，结合图像完成转化率、平衡常数相关计算，能根据图像选择工业适宜反应条件。 考情分析 在近几年高考试卷中，化学反应速率与平衡图像属于化学反应原理模块高频考点，原理大题必考，选择题也频繁出现。具有以下命题特点： 情境综合化：多以工业合成、催化转化、废气处理等真实化工反应为载体。 设问层次化：常要求判断ΔH正负、气体计量数变化、选择生产条件、计算K与转化率、描述曲线变化原因。 陷阱隐蔽化：容易忽略固体/纯液体不影响平衡、混淆反应速率变化和平衡移动，看错横坐标是时间还是温度/压强。 一、速率—时间图像 1.“渐变”类v－t图像 图像 分析 结论 t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，增大反应物的浓度 t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，减小反应物的浓度 t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，增大生成物的浓度 t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，减小生成物的浓度 2.“断点”类v－t图像 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 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 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。 二、速率—压强(或温度)图像 1.对于速率～温度曲线，温度改变后，吸热反应速率变化大，放热反应速率变化小。即吸热大变，放热小变。以mA＋nBpC＋qD；△Ｈ＝Ｑ为例 2.对于速率～压强曲线，压强改变后，气体体积之和大的一侧反应速率变化大，气体体积之和小的一侧反应速率变化小。以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)；△Ｈ＝Ｑ为例 【名师点拨】这类图像中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。图中交点是平衡状态，压强或温度增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。 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。 2、规律：①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。 ③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：解该类图像题要注意各物质曲线出现折点(达到平衡)的时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。 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：一般当转化率达到一个定值，即转化率或百分含量保持不变，该反应达到化学平衡，我们可以借助图像中曲线的数值大小，进一步结合影响平衡的一些外界因素，分析整合，得出相关结论。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系数的关系。 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。如图丙中a使用催化剂。 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若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应。 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：(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。 【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。 六、反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 1.反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在相同时间段内，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正>v逆，未达平衡；M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增大(C%减小)，平衡逆向移动，ΔH<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)，L线上所有的点都是平衡点。 左上方(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；则右下方(F点)v正<v逆。 3.投料比与转化率或产率相关图像 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。如在保持体系总压为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： 分析图像我们可以得到如下信息，在同温同压下，增加二氧化硫的量，会使原料气中SO2和O2的物质的量之比m变大，m越大，平衡转化率α(SO2)越小，即图中m1、m2、m3的大小顺序为m1>m2>m3。 七、化学速率图像分析 1.识图 这类图像定性地揭示了反应过程中 v（正）、v（逆）随时间（含条件改变对化学反应速率的影响）而变化的规律，体现了平衡的“逆、动、等、定、变、同”的基本特征，以及平衡移动的方向。分析这类图像的重点及易错点是图像中演变出来的相关面积，曲线下方阴影部分的面积大小就表示在该时间段内某物质的浓度的变化量。另外，由v-t图可知，在一般情况下，同一个反应有先快后慢的特点，生成等量产物（或消耗等量反应物），所需的时间逐渐变长。 2.常见v-t图像分析方法 （1）看图像中正、逆反应速率的变化趋势,看二者是同等程度的变化,还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂角度考虑;若是不同程度的变化,可从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。 （2）对于反应速率变化程度不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间,正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律,加以筛选、验证、排除。 （3）改变条件判断v(正)、v(逆)的相对大小时,可以从平衡移动方向讨论,若平衡正移,v(正)>v(逆),若平衡逆移,v(正)<v(逆)。 （4）规律：v­t图像中无“断点”，曲线是“渐变”的，即逐渐升高或降低，则改变的条件是浓度。若曲线是向上“渐变”，表示改变的条件是“增强”，反之，改变的条件是“减弱”，如工业合成氨的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0。 因t1时刻改变条件后，v′逆>v′正，平衡逆向移动，故改变的条件是增大NH3的浓度。 八、化学平衡图像分析 1.思维建模 2.解题步骤 第一步：看特点。即分析可逆反应方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分 子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应，还是吸热反应)等。 第二步：识图像。即识别图像类型，一看“面”（理清横坐标、纵坐标表示的含义）；二看“线”（分析曲线的走向和变化趋势，它与横坐标、纵坐标的关系）；三看 “点”（重点分析特殊点——起点、拐点、交点、终点的含义）；四看是否要作辅助线（如等温线、等压线等），五看定量图像中有关量的多少问题。 第三步：联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其温度、压强越大。 第四步：图表与原理整合。逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。 3.解题技巧 ①先拐先平：在含量—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线表示的温度较高或压强较大。 ②定一议二：在含量—T/p曲线中，图像中有三个变量，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系(因平衡移动原理只适用于“单因素”的改变)。即确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后(通常可画一垂线)，讨论横坐标与曲线的关系。 ③三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看v(正)、v(逆)的相对大小；三看化学平衡移动的方向。 4.易错点拨 （1）“先拐先平”与速率快慢的误区：在反应速率与化学平衡图像中，我们容易错误认为曲线先出现拐点，则反应速率一定快，由此得出反应温度或压强、浓度一定大等错误观点。正确的分析应该是先出现拐点，先平衡，即常说的“先拐先平”，但比较反应速率快慢时，应该依据曲线斜率的大小，斜率大，反应速率快，如下面图像，尽管曲线b先平衡，但其反应速率小于曲线a对应的速率。 （2）未达到平衡的曲线误认为是平衡时的曲线。如根据下面图像判断某反应正反应为放热反应还是吸热反应时，从o—a—b阶段，误认为升高温度，生成物浓度增大，反应向正反应方向进行，所以该正反应为吸热反应。该错误结论的得出原因在于o—a—b阶段时，该反应并没有达到平衡状态，b点为平衡时状态，通过b—c阶段可以得出，在平衡状态下，若升高温度，生成物浓度减少，平衡逆向移动，所以该反应的正反应为放热反应。 （3）图像中涉及定量问题时，应该注意相关“量”与反应原理的对应关系。如合成氨中，若H2 、 N2的浓度按照3:1置入反应装置中，尽管H2 、 N2的浓度不断减少，根据反应原理，二者减少量应该满足3:1的关系，显然下面图像中曲线的变化是错误的结论。 题型01 速率-时间图像 【典例1】（26-27高三上·广东广州·阶段检测）一定温度下，在的恒容密闭容器中发生反应；，物质的浓度随时间变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．曲线甲代表 B．点时，曲线乙对应物质的生成速率小于消耗速率 C．点时的转化率约是 D．点到点的过程中气体的压强减小 【答案】C 【详解】A．由图可知反应60s时，甲和乙的浓度变化量之比=(0.10-0.04):(0.12-0)=1:2，结合方程式计量数可知曲线甲代表，A错误； B．A点反应未达平衡，正向进行，曲线乙对应为生成物，生成速率大于消耗速率，B错误； C．C点和浓度相等，设转化浓度为：，则，解得，转化率为，C正确； D．A到B过程反应正向进行，气体总物质的量增大，恒容容器中压强随气体物质的量增大而增大，D错误； 故选C。 【对练1】（25-26高一下·河南郑州·期末）向容积为2 L的密闭容器中通入一定量的和，体系中各物质浓度随时间变化如图。下列有关说法正确的是 A．容器中发生反应的方程式： B．64 s时， C．的平衡转化率为66.7% D．平衡时体系压强与初始时体系压强之比为 【答案】D 【详解】A．该反应为可逆反应，且和的浓度变化量之比为，反应方程式应为，选项使用等号错误，A错误； B．64 s后浓度仍升高，浓度仍降低，反应未达平衡，故，B错误； C．的平衡转化率为，不是66.7%，C错误； D．同温同体积下，压强之比等于气体总物质的量浓度之比，初始总浓度为，平衡总浓度为，二者比值为，D正确； 故选D。 【对练2】 （25-26高一下·江苏扬州·期末）一定温度下，将与充入恒容密闭容器中发生反应，各组分的物质的量浓度随时间的变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是 A．曲线表示物质的浓度变化 B．物质、的物质的量浓度变化曲线重合，均为曲线 C．点对应的状态为平衡状态 D．到，用物质表示反应速率为 【答案】D 【分析】反应中C为固体，不列入浓度变化曲线，三条曲线对应气态组分A、B、D。初始时容器体积为1L，故，，，浓度随时间上升的曲线对应生成物，因此初始浓度为0的曲线X为D。平衡时，对应初始浓度的下降曲线Y为B；平衡时，对应初始浓度的下降曲线Z为A。 【详解】A．曲线Z初始浓度为，对应反应物A的浓度变化，B的浓度变化对应曲线Y，A错误； B．物质C为固体，浓度为恒定值，不会出现浓度随时间上升的变化，不存在对应浓度变化曲线，B错误； C．M点对应时间为3min，此时各组分浓度仍在变化，反应未达到平衡状态，C错误； D．0到10min，D的浓度变化量为，反应速率，D正确； 故选D。 题型02 速率-压强或速率-温度图像 【典例1】（26-27高二上·河南周口·阶段检测）合成氨技术一直是科学家研究的重要课题。将和充入密闭容器中反应，平衡后混合物中氨的物质的量分数（）随温度、压强变化如图所示。下列说法正确的是 A．点达到平衡时氢气的分压为 B．压强大小关系为 C．点的平衡常数（以物质的量浓度计算） D．点的体积分数为 【答案】B 【详解】A．代入a点数据，设氮气的转化物质的量为x mol，列出三段式： 由图可知，解得x=0.75mol，则氢气分压为：，A错误； B．合成氨反应为气体分子数减小的反应，相同温度下压强越大，平衡正向移动程度越大，越大，故压强大小关系为，B正确； C．题目未给出容器容积，无法计算各物质的物质的量浓度，不能得到浓度平衡常数的数值，C错误； D．通过三段式计算得a点平衡时的物质的量分数为，即体积分数为，D错误； 故选B。 【对练1】（25-26高二上·广东广州·期中）纳米二氧化钛催化剂可用于工业合成甲醇：，按：投料比将与充入恒容密闭容器中，在一定条件下发生反应，测得平衡时混合物中的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法错误的是 A．该反应的 B． C．在点时，转化率为 D．A、B两点对应的平衡常数相等 【答案】D 【详解】A．压强相同时，温度升高，的体积分数减小，平衡逆向移动，说明正反应为放热反应，，A正确； B．该反应为气体分子数减小的反应，温度相同时，压强越大，平衡正向移动程度越大，的体积分数越大，同一温度下体积分数，故压强，B正确； C．设初始加入为1 mol、为2 mol，C点时转化量为 mol，列三段式： CH3OH，50%=，解得x=0.75，则CO的转化率为，C正确； D．平衡常数仅与温度有关，A点温度为250℃300℃，温度不同，平衡常数不相等，D错误； 故选D。 【对练2】 （25-26高三上·广东惠州·阶段检测）乙烯直接水合法生产乙醇的反应为。下图为乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中]，下列说法不正确的是 A． B．a、b点的平衡常数K大小：a=b C．M点的平衡产率为20% D．恒温恒容条件下向M点的体系中通入乙烯，乙烯的平衡转化率增大 【答案】D 【详解】A．该反应正反应为气体分子数减小的反应，相同温度下压强越大，平衡正向移动程度越大，乙烯平衡转化率越高；由图可知同温度下乙烯转化率，因此压强，A正确； B．平衡常数仅与温度有关，a、b为相同温度下不同压强的点，因此平衡常数，B正确； C．M点乙烯平衡转化率为20%，初始投料，且反应中二者计量比为1:1，乙醇的平衡产率等于乙烯的平衡转化率，因此的平衡产率为20%，C正确； D．恒温恒容条件下向体系中通入乙烯，平衡正向移动，但增加某一反应物的浓度时，该反应物的平衡转化率会降低，因此乙烯的平衡转化率减小，D错误； 故选D。 题型03 浓度或物质的量-时间图像 【典例1】（24-25高二上·福建·期中）T℃时，向1L密闭容器中充入10molH2和3molSO2发生反应：3H2(g)+SO2(g)=H2S(g)+2H2O(g) ΔH＜0。部分物质的物质的量n(X)随时间t变化如图中实线所示。下列说法正确的是 A．实线a代表n(H2O)随时间变化的曲线 B．t1min时，v正(SO2)＜v逆(H2S) C．该反应的平衡常数K=L∙mol-1 D．若向密闭容器中充入12molH2和3molSO2，则虚线b可表示n(SO2)的变化 【答案】C 【详解】A．由3H2(g)+SO2(g)H2S(g)+2H2O(g)    ΔH<0可知，达到平衡时生成H2O的物质的量是消耗SO2的2倍，故实线a不是代表n(H2O)随时间变化的曲线，而是代表H2S随时间变化的曲线，A错误； B．由题干图示信息可知，t1min后H2S的物质的量还在增大，SO2的物质的量还在减小，说明反应在向正向进行，且化学反应中各物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比，则有v正(SO2)=v正(H2S)，此时v正(H2S)> v逆(H2S)，即v正(SO2)> v逆(H2S)，B错误； C．由题干图示信息可知，达到平衡时，SO2的物质的量为0.3mol，根据三段式分析可知，容器的体积为1L，则该反应的平衡常数：，C正确； D．若向密闭容器中充入12molH2和3molSO2，相当于增大了氢气的浓度，平衡正向移动，SO2的平衡转化量增大，平衡时的物质的量减小，故虚线b不可表示n(SO2)的变化，D错误； 故选C。 【对练1】（25-26高二上·江西抚州·期中）下，在恒容密闭容器中加入和，发生反应：，测得与时间()的关系如图所示。下列说法正确的是 A．点时不变，说明反应停止 B．， C．的体积分数不变时，说明反应达到平衡 D．时刻改变的条件可能是再充入 【答案】D 【详解】A．点时不变，说明反应达到平衡状态，而非反应停止，A项错误； B．，，B项错误； C．假设反应了，则有如下关系：，可知的体积分数为，的体积分数一直不变，则当的体积分数不变时，不能说明反应达到平衡，C项错误； D．时刻升高，可能是充入了的，升高，平衡逆向移动，缓慢降低，与图像相符，D项正确； 故选D。 【对练2】 （25-26高二上·浙江·阶段检测）在2L 的恒容密闭容器中充入1mol CO 和 一定温度下发生反应： 测得部分物质的物质的量变化如图所示。下列说法正确的是 A．曲线Ⅱ代表的物质是 H2 B．t=4min时， C．从反应开始到1min内，CH3OH的平均反应速率为 D．该温度下的反应平衡常数为K=12 【答案】C 【分析】初始投入1 mol CO，曲线II从1 mol开始减小，所以曲线II代表CO，生成物只有CH3OH，所以曲线I代表CH3OH。 【详解】A．曲线Ⅱ初始量为1 mol（对应初始投入1 mol CO），故曲线Ⅱ代表CO，A错误； B．t=4 min时反应达平衡，v正=v逆。由反应速率与计量数关系：v正(H2)=2v正(CH3OH)，且v正(H2)=v逆(H2)，则v逆(H2)=2v正(CH3OH)，即v正(CH3OH)=0.5v逆(H2)，B错误； C．从反应开始到1 min内，CH3OH物质的量为0.5 mol，根据v=Δn/(V·Δt)得CH3OH的平均反应速率为0.25 mol·L-1·min-1，C正确； D．平衡时生成CH3OH 0.75 mol，则c(CH3OH)=0.375 mol/L、c(CO)=0.125 mol/L、c(H2)=0.25 mol/L，48，D错误； 故选C。 题型04 转化率-时间-温度图像 【典例1】（25-26高二上·广东汕头·期末）向某密闭容器中充入一定量的和，在催化剂作用下发生反应：，测得的转化率与温度的关系如图所示，其中两条曲线分别表示反应到时的转化率以及的平衡转化率。下列说法不正确的是 A．曲线I表示反应到2s时CO的平衡转化率 B．反应温度为时，后，容器中的物质的量仍在增加 C．在反应温度低于时，延长反应时间能缩小图中阴影部分的面积 D．若时，测得容器中和的浓度相等，则的转化率为 【答案】B 【详解】A．平衡转化率应大于或等于2s时的转化率，故曲线Ⅰ表示平衡转化率，曲线Ⅱ表示反应到2s时的转化率，A正确； B．根据图像，当温度高于，2s时反应达到平衡状态，容器中的物质的量不再增加，B错误； C．温度低于时，2s时反应未达到平衡，延长反应时间，CO转化率升高，逐渐接近平衡转化率，两条曲线的差值减小，阴影面积缩小，C正确； D．设2s时生成的物质的量为，根据反应计量关系，转化的为；已知此时和浓度相等，因此剩余物质的量为，初始总物质的量为，的转化率为，D正确； 故选B。 【对练1】（23-24高三上·山西·阶段检测）已知反应：2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3，分别在0℃和20℃下，测得其转化率随时间变化的关系曲线(α－t曲线)如图所示。下列说法错误的是    A．曲线a代表0℃下CH3COCH3的α－t曲线 B．0～20min内，CH3COCH3的平均反应速率＜1 C．升高温度，可缩短反应达到平衡的时间，并能增大CH3COCH3的平衡转化率 D．从α=0到α=0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的产量=1 【答案】C 【详解】A．其他条件相同时，温度越高，反应速率越快，到达平衡的时间越短，由图像可看出曲线首先到达平衡，所以曲线代表下的曲线，曲线代表下的曲线，A正确； B．当反应进行到时，从图像中可以看出曲线对应的转化率高于曲线对应的转化率，这说明内，曲线对应的的平均反应速率较快，所以，B正确； C．由图像可知，温度高，的平衡转化率低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，即正反应是放热反应，故升高温度，可缩短反应达到平衡的时间，但是减小了的平衡转化率，C错误； D．根据图像可以看出，当反应进行到时，曲线对应的的转化率相同，都是0.113，这说明此时生成的一样多，所以从到，的产量，D正确； 故选C。 【对练2】 （23-24高二上·河南郑州·期中）三氯氢硅()是制备硅烷、多晶硅的重要原料。对于反应，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时的转化率随时间变化的结果如图所示。下列有关说法正确的是 A．在323K下，该反应的平衡转化率为22% B．在343K下，该反应的平衡常数约为0.02 C．， D．　 【答案】B 【分析】由图中拐点可知ac为343K的反应图像，bd为323K下的反应图像。 【详解】A．由分析结合图像可知在323K下，该反应的平衡转化率为21%，故A错误； B．在343K下，该反应的平衡转化率为22%则可得： 平衡常数，故B正确； C．反应从正向开始则，，故C错误； D．根据分析结合图像可知升高温度反应正向移动因此该反应为正向吸热反应，故D错误； 故选B。 一、单选题 1．（26-27高二上·江西吉安·阶段检测）恒容密闭容器中，等物质的量的和发生的总反应如下：，达到平衡时，相关物质平衡组成随温度变化关系如图。下列说法正确的是 A．该反应正反应为放热反应 B．M点该反应的 （用物质的量分数代替浓度计算） C．L点的消耗速率大于a物质的生成速率 D．N点的平衡转化率为75% 【答案】D 【分析】由于生成物C3H6、H2O、H2S均从零开始增加，且在任何时刻物质的量之比恒为3:2:1，结合图像中a、b、c三条曲线的高低关系可知:曲线a代表C3H6，曲线b代表H2O，曲线c代表H2S。 【详解】A．观察图像可知，随着温度的升高，C3H8的物质的量分数逐渐降低。这说明升高温度促使平衡向正反应方向移动，根据勒夏特列原理，正反应为吸热反应，A错误； B．设初始投入和的物质的量为1mol，到M点时参加反应的二氧化硫的物质的量为x mol，结合题意列三段式：，M点时，C3H8曲线与b曲线(H2O)相交，意味着两者的物质的量分数相等(即物质的量相等)：1-3x=2x，解得x=0.2，此时各物质的量分别为：C3H8=0.4 mol、SO2=0.8 mol、C3H6=0.6 mol、H2S=0.2mol、H2O=0.4mol。体系总物质的量为2.4 mol。代入物质的量分数平衡常数Kx。进行计算，B错误；   C．前面已推断出a物质是C3H6。在同一个化学反应中，各物质的反应速率之比等于方程式中对应的化学计量数之比。C3H6与C3H8的化学计量数均为3，因此在反应过程中的任何时刻，的消耗速率等于物质()的生成速率，C错误； D．N点时，C3H8曲线与c曲线(H2S)相交，说明两者的物质的量分数相等:1-3x=x，解得x=0.25。此时C3H8转化了0.75 mol，故C3H8的平衡转化率为：，D正确； 故选D。 2．（26-27高二上·河南濮阳·阶段检测）25 ℃时，在含有Pb2＋、Sn2＋的某溶液中，加入过量金属锡(Sn)，发生反应：Sn(s)＋Pb2＋(aq)⇌Sn2＋(aq)＋Pb(s)，体系中c(Pb2＋)和c(Sn2＋)变化关系如图所示。 下列判断正确的是 A．25 ℃时，该反应的平衡常数K=2.2 B．往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后，c(Pb2＋)变小 C．往平衡体系中加入金属铅后，c(Pb2＋)增大 D．升高温度，平衡体系中c(Pb2＋)增大，说明该反应ΔH >0 【答案】A 【详解】A．平衡时，，该反应平衡常数，A正确； B．加入少量固体后，溶液中增大，平衡逆向移动，变大，B错误； C．金属铅是固体，固体浓度视为常数，加入后平衡不移动，不变，C错误； D．升高温度，增大，说明平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，正反应，D错误； 故选A。 3．（24-25高二上·重庆·期末）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。 4．（26-27高二上·江西·阶段检测）如图为密闭容器中 的理论平衡曲线，有关说法错误的是 A．该反应平衡常数表达式为 B．升高温度、减小压强均可使平衡正向移动 C．CaO(s)能稳定存在而Ca(OH)2(s)不能稳定存在的状态点有a点、c点、d点 D．Ca(OH)2(s)能稳定存在的状态点有a点、b点、d点 【答案】C 【详解】A．固体不写入平衡常数表达式中，因此该反应的平衡常数为，A正确； B．该反应，为吸热反应，升高温度平衡向吸热方向即正向移动；正反应气体分子数增大，减小压强平衡向气体分子数增大的方向即正向移动，B正确； C．图中曲线为平衡曲线，线上的a、d点为平衡状态，与共存，并非单独稳定存在；仅c点小于同温度下的平衡分压，反应正向进行，可单独稳定存在，C错误； D．b点大于同温度下的平衡分压，反应逆向进行，可稳定存在；a、d点为平衡状态，也存在，D正确； 故选C。 5．（26-27高二上·安徽蚌埠·阶段检测）对于反应 ，其逆反应速率（）随时间的变化如图所示。下列叙述正确的是 A．时刻之前正反应速率呈减小趋势 B．时刻改变的条件可能是升高温度 C．时刻改变的条件若是增大压强，则小于 D．时刻改变条件后再次平衡时的含量将减小 【答案】B 【详解】A．t时刻改变条件时逆反应速率突变，说明t时刻之前反应已达平衡，正、逆反应速率均保持恒定，故t时刻之前正反应速率不呈减小趋势，A错误； B．由图可知，t时刻改变条件，逆反应速率突增，且随后继续增大，说明平衡正向移动；因该反应为吸热反应升高温度正逆反应速率均增大，且平衡正向移动，符合图像变化， 故改变的条件可能是升高温度，B正确； C．若时刻改变的条件是增大压强，根据图像显示，平衡正向移动。该反应中是固体，气体反应物只有、生成物只有，增大压强平衡向气体分子数减小的方向移动，故b大于c，C错误； D．结合上述分析，时刻改变条件会使平衡向正反应方向移动，再次平衡时C的含量会增大，D错误； 故选B。 6．（26-27高二上·湖南长沙·阶段检测）下列图像均表示反应  ΔH＞0，其中p2＞p1 。判断下列图像正确的是 A． B． C． D． 【答案】D 【分析】先明确反应特征：反应 ，是气体分子数增大的吸热反应，且已知，逐一分析选项。 【详解】A．温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间应该越短。图中500℃的曲线先达到平衡，符合速率规律；但由于正反应吸热，升温平衡正向移动，A的转化率应该比400℃时更高，和图中“500℃平衡时A转化率更低”的特征矛盾，A错误； B．该反应吸热，升温平衡正向移动，C的百分含量应随温度升高而增大；但反应正方向气体分子数增多，压强越大（），平衡逆向移动，C的百分含量应越小，图中的C百分含量高于，不符合规律，B错误； C．从400℃升温到500℃，正逆反应速率均瞬间增大，且吸热反应升温后平衡正向移动，表现为，和图像变化不符合，C错误； D．从加压到（），正逆反应速率均瞬间增大，该反应正方向气体分子数增多，加压后平衡逆向移动，表现为，和图像中逆速率大于正速率的变化符合，D正确； 故选D。 7．（24-25高二上·山西吕梁·期末）向体积均为1L的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入2molX和2molY，不同条件(恒温或绝热)下发生反应： 。两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．恒温恒容条件下进行上述反应，密度不变不能作为达到平衡状态的标志 B．该反应任意条件下均能自发进行 C．a点对应的平衡常数大于c点的平衡常数 D．b点对应的Y的转化率为30% 【答案】D 【分析】该反应正反应是气体分子数减少的反应。初始两容器均充入 X和 Y，总气体物质的量为，初始压强均为。甲体系压强先上升后下降，说明反应过程中温度升高、气体受热膨胀的影响超过了物质的量减少的降压效果，因此甲是绝热容器，反应放热（）；乙体系压强持续降低，符合恒温下气体物质的量减少导致压强下降的规律，因此乙是恒温容器。 【详解】A．反应有固体M生成，恒容条件下总气体质量是随反应进行不断变化的，容器体积固定，根据，密度是可变物理量，当密度不变时，说明气体质量不再变化，反应达到平衡，因此密度不变可以作为平衡标志，A错误； B．该反应正反应气体分子数减少，是熵减反应（），结合之前推出的，根据反应自发判据，低温下反应自发，高温下反应非自发，并非任意条件都能自发，B错误； C．平衡常数仅和温度有关。乙是恒温容器，c点温度始终等于初始温度；甲是绝热容器，反应放热，a点的体系温度高于初始温度，也高于c点温度。对于放热反应，温度越高平衡常数越小，因此a点平衡常数小于c点，C错误； D．乙为恒温容器，b点压强为，恒温恒容下压强之比等于气体物质的量之比，初始总气体物质的量为，压强，则b点总气体物质的量。设Y转化了，列三段式：，b点总气体物质的量为，解得，Y的转化率为，D正确； 故选D。 8．（25-26高二上·江西宜春·期末）如图表示2A(g) + B(g) ⇌ 4C(g)  ΔH＜0，p2>p1，判断下列图像错误的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．温度越高反应速率越快，500℃先达到平衡；该反应正反应放热，升高温度平衡逆向移动，A的平衡转化率更低，图像符合规律，A正确； B．温度升高平衡逆向移动，C的百分含量随温度升高而降低，该趋势符合规律；但，该反应正反应为气体分子数增大的反应，增大压强平衡逆向移动，相同温度下对应的C的百分含量应小于，图像中曲线在上方，不符合规律，B错误； C．升高温度，正逆反应速率均瞬间增大，正反应放热，平衡逆向移动，故，随后逐渐达到新平衡，图像符合规律，C正确； D．增大压强，正逆反应速率均瞬间增大，正反应气体分子数增大，增大压强平衡逆向移动，故，随后逐渐达到新平衡，图像符合规律，D正确； 故选B。 9．（25-26高二上·吉林松原·期末）下列图象中可用来表示   的正确图象是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．该反应正反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡正向移动，压强相等的平衡点之后应满足，但图中交点后，不符合规律，A错误； B．温度越高反应速率越快，500℃比100℃先达到平衡；正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡时C的百分含量降低，图像符合规律，B正确； C．升高温度，活化分子百分数增大，正、逆反应速率均持续增大，图中速率随温度升高先增后减，不符合反应速率变化规律，C错误； D．增大压强平衡正向移动，A的转化率随压强增大而升高；正反应为放热反应，相同压强下温度越高A的转化率越低，500℃的曲线位于100℃曲线下方，D错误； 故选B。 10．（24-25高二上·广西·期末）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； 故选D。 11．（26-27高二上·江西宜春·阶段检测）在一恒容的密闭容器中充入1molCO2、1molCH4，在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)，测得CH4平衡时转化率与温度、压强的关系如图，下列有关说法正确的是 A．上述反应的ΔH<0 B．压强：p4>p3>p2>p1 C．1100℃时该反应平衡常数约为23.4 D．压强为p4时，在y点：v(正)<v(逆) 【答案】B 【详解】A．图中压强相同时，温度越高，CH4平衡转化率越大，说明升温平衡右移，则ΔH>0，A错误； B．相同温度下，增大压强，平衡左移，CH4的平衡转化率减小，结合图知p4>p3>p2>p1，B正确； C．x点CH4平衡转化率为80%，则列三段式，设体积为V，则K＝＝，C错误； D．y点CH4转化率小于CH4平衡转化率，则此点反应正在正向移动，所以v(正)>v(逆)，D错误； 故选B。 12．（26-27高二上·河南·阶段检测）下列图像及有关叙述正确的是 A．图甲为合成氨反应中，其他条件不变时，起始时用量对反应影响的曲线，则图中温度，、、三点所处的平衡状态中，反应物的转化率最高的是点 B．图乙表示足量锌分别与盐酸、硫酸反应产生氢气的体积随时间变化的曲线 C．图丙是恒温密闭容器中发生反应时，随反应时间变化的曲线，时刻改变的条件可能是缩小容器的体积 D．图丁是反应 中的平衡转化率随温度、压强的变化曲线，说明代表温度，代表压强，且 【答案】C 【详解】A．合成氨反应N2＋3H2⇌2NH3为放热反应，温度升高平衡逆向移动，平衡时NH3的体积分数减小，图甲中上方的曲线对应的温度较低，温度高低的判断正确；但固定N2的起始量、不断增大H2用量时平衡正向移动，N2的转化率单调升高，a、b、c三点中c点H2用量最大、N2的转化率最高，题中“转化率最高的是b点”错误，A错误； B．足量锌与酸反应时，放出H2的量由酸的n(H+)决定：500 mL 0.1 mol/L盐酸中n(H+)=0.5 L×0.1 mol/L=0.05 mol，200 mL 0.1 mol/L硫酸中n(H+)=0.2 L×0.1 mol/L×2=0.04 mol，故盐酸最终放出的H2更多、曲线平台更高；而硫酸中c(H+)=0.2 mol/L，大于盐酸的0.1 mol/L，硫酸反应更快、曲线更陡。图中曲线a既更陡又更高，与“反应更快者放出H2更少”矛盾，B错误； C．CaCO3(s)⇌CaO(s)+CO2(g)的平衡常数K=c(CO2)，恒温下c(CO2)只由温度决定；t1时刻缩小容器体积，c(CO2)瞬时增大，此时Q>K，平衡逆向移动消耗CO2，c(CO2)又回落到原来的K值，与图中t1处先跃升再回落至同一水平相符，C正确； D．2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g) ΔH<0，正反应放热且气体物质的量减小，温度升高平衡逆向移动、SO2的平衡转化率减小，与图中曲线随X增大而下降相符，故X代表温度；同一温度下增大压强平衡正向移动、平衡转化率升高，则上方的曲线Y1对应较大的压强，应有Y1>Y2，与题中“Y1<Y2”不符，D错误； 故选C。 13．（26-27高二上·湖南怀化·阶段检测）如图表示，，判断下列图像错误的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】 A．升高温度能加快反应速率，因此500℃时达到平衡所需的时间较短。该反应的正反应放热，升温使平衡逆向移动，因此500℃时A的平衡转化率低于400℃时的平衡转化率。500℃曲线较早进入平台且平台较低，与图像一致，A正确； B．恒温压缩容器、增大压强时，各气体浓度先增大，平衡随后向气体分子数减少的方向移动。该反应两侧气体的化学计量数之和分别为3和4，因此增压使平衡逆向移动，A的平衡转化率应随压强增大而降低。正反应放热，相同压强下，升高温度使平衡逆向移动，因此100℃时A的平衡转化率应低于10℃时的平衡转化率。题中两条曲线均随压强增大而上升，且同一压强下100℃曲线高于10℃曲线，这两处均不符合反应规律。正确的定性图像为，B错误； C．温度由400℃升高到500℃时，正、逆反应速率均增大。正反应放热，升温使平衡逆向移动，所以升温后瞬间。随后A、B的浓度增大，C的浓度减小，正反应速率逐渐增大、逆反应速率逐渐减小，直至两者重新相等，与图像一致，C正确； D．图中改变压强后，正、逆反应速率同时增大，可表示压缩容器、增大压强的过程，即。压缩瞬间各气体浓度增大，正、逆反应速率均增大；由于正反应使气体分子数增多，加压后平衡逆向移动，所以改变压强后瞬间。随后A、B的浓度继续增大，C的浓度逐渐减小，正反应速率增大、逆反应速率减小，直至两者重新相等，与图像一致，D正确； 故选B。 二、解答题 14．（25-26高二上·山东青岛·阶段检测）氨气是国民经济的基础，工业上常用氮气和氢气合成氨：。 (1)恒温条件下，向恒容密闭容器中充入和合成。下列情况不能表明该反应达到平衡状态的是______(填标号)。 a．气体密度不随时间变化 b．的体积分数保持不变 c．混合气体的平均相对分子质量不随时间变化 d．的消耗速率是消耗速率的一半 e．混合气体的压强不随时间变化 f．用表示的化学反应速率 (2)一定温度下，向1 L恒容密闭容器中充入和。测得各物质的浓度与时间的关系如图。 ①甲代表______(填化学式)。 ②0～12 min内，的转化率为______。 (3)如图，在恒温密闭容器中分解，时刻充入了，请解释为什么重新达到平衡后浓度与原平衡相同：___________。 (4)科学家开发出了一种新型催化剂，在常温下也能合成氨。常温下，向密闭容器中充入和，相同时间内，氨气体积分数与压强的关系如图，压强小于7 MPa时，随着压强增大，氨气体积分数增大，其原因是___________。 【答案】(1)abf (2) (3)该反应的平衡常数，温度不变，平衡常数不变，故重新达到平衡时的浓度与原平衡相同 (4)压强小于时，反应未达到平衡，增大压强，反应速率加快，相同时间内生成的氨气更多 【详解】（1）对于反应，在恒温恒容条件下： a．根据，混合气体的总质量和容器体积均不变，气体密度始终不变，不能表明达到平衡状态； b．起始充入和，设反应消耗，则剩余为，剩余为，生成为，混合气体总物质的量为，的体积分数始终为，不能表明达到平衡状态； c．混合气体的平均相对分子质量，总质量不变，反应前后气体总物质的量发生变化，当不变时，说明不再变化，能表明达到平衡状态； d．的消耗为正反应、的消耗为逆反应，的消耗速率是消耗速率的一半时，正逆反应速率比等于化学计量数之比，可表明反应达到平衡状态； e．恒温恒容下，压强与气体总物质的量成正比，反应前后气体总物质的量发生变化，压强不变说明总物质的量不再变化，能表明达到平衡状态； f．未指明正逆反应速率，若均表示同一方向的反应速率，则任何时刻均满足，不能表明达到平衡状态。 故选abf。 （2）①由图可知，内，甲的浓度减小了，乙的浓度增加了，丙的浓度减小了。甲、乙、丙的浓度变化量之比为，结合化学方程式可知，甲代表，乙代表，丙代表； ②内，（即丙）的初始浓度为，平衡时浓度为，其转化率为； （3）分解反应的化学方程式为，该反应的平衡常数表达式为。由于温度保持不变，平衡常数不变，因此重新达到平衡后的浓度与原平衡相同； （4）由图可知，压强小于时，反应尚未达到化学平衡状态。此时增大压强，化学反应速率加快，在相同时间内生成的氨气更多，因此氨气的体积分数增大。 15．（25-26高二上·内蒙古包头·期中）I、氮的氧化物是大气污染物之一，用一氧化碳还原氮氧化物，可防止空气污染。回答下列问题： 已知：①   ②   ③   (1)CO还原NO反应：在________，该反应在________下能自发进行(填“高温”、“低温”或“任意温度”)。 (2)其他条件相同时，使用两种不同催化剂，反应相同的时间，CO的转化率随温度变化的影响如图： ①工业生产中应选择的温度和催化剂分别是________、________。 ②图中温度高于320℃时，CO转化率减小的原因可能是________。 Ⅱ、工业上用和制备的原理如下： ①    ②    (3)其他条件相同时，测得不同压强下，的平衡转化率随温度变化关系如图所示。 ①、、由小到大顺序为________。时，发生的反应以________(填“反应①”或“反应②”)为主。 (4)其他条件相同时，转化率或选择性(生成的物质的量与转化的物质的量的比值)随温度的变化关系如图所示。220℃时，的产率为________。工业生产中制备的温度为200～280℃，原因是__________________。 【答案】(1) 低温 (2) 320℃ 催化剂2 升温使催化剂活性降低或升温平衡逆向移动 (3) 反应② (4) 4.3% 温度过低转化率较小，温度过高选择性较小或者在200～280℃时，转化率较大，选择性较高 【详解】（1）将方程式2×②-①-③得方程式2CO(g)+2NO(g)=2CO2(g)+N2(g)，根据盖斯定律可知，ΔH=[2×(-393.5)+221-181]kJ/mol=-747kJ/mol，即该反应是一个焓减熵减的反应，故在低温下能自发进行，故选：-747；低温； （2）①由题干图示信息可知，相同温度下催化剂2作催化剂CO的转化率均高于催化剂1作催化剂，且320℃时，催化剂2作催化剂时，CO的转化率最大，故工业生产中应选择的温度和催化剂分别是320℃、催化剂2，故选：320℃；催化剂2； ②由于该反应是一个放热反应，则温度高于320℃时，CO转化率减小的原因可能是升温使催化剂活性降低，也可能是温度升高平衡逆向移动，故选：升温使催化剂活性降低(或温度升高平衡逆向移动)。 （3）根据方程式可知，压强越大，CO2的平衡转化率越大，故P1＞P2＞P3；由图像可知，三条曲线随温度升高归于一条，证明压强对平衡无影响，只有反应②为化学计量数不变的反应，压强对平衡无影响，故以反应②为主，故选：P3＜P2＜P1；反应②； （4）观察题干图可知，220℃时，设投入CO2的物质的量为x mol，CO2转化率为10%，则转化CO2的物质的量为0.1x mol，生成CH3OH的量为43%×0.1x mol=0.043x mol，理论上若x mol CO2完全反应会生成x mol CH3OH，实际上生成0.043x mol CH3OH，则CH3OH的产率是×100%=4.3%，观察题干图可得出，温度过低CO2转化率较小，温度过高CH3OH选择性较小，或者在200～280℃时，CO2转化率较大，CH3OH选择性较高，故选：4.3%；温度过低CO2转化率较小，温度过高CH3OH选择性较小(或者在200～280℃时，CO2转化率较大，CH3OH选择性较高)。 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 $