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第四篇 化学反应速率与化学平衡
专项 29 化学平衡图象
化学反应原理最容易失分的是图像题，原因是图像的呈现方式变得越来越新颖，如试题中涉及的图像
已不仅仅是速率与简单的化学平衡，研究体系也已不是单纯的气相体系，往往根据实际工业生产，更多的
是研究复杂液相反应体系，坐标参数也不再局限于时间、温度、压强、速率、转化率、百分含量，而是有
更多的变量，像物质的量之比、气体分压或离子浓度的对数或负对数等，分析投料比、转化率、产率的变
化。这样的变化使试题新颖，信息量增大的同时，也增大了试题的难度，读懂图形变得更困难。多变量图
象题是高考考查的一个方向和趋势，它是指在一个图上存在多个变量的图象，此类题的特点是：一方面信
息量大，考查了读图能力；另一方面多变量的存在，考查了分析推理能力，在新课标高考中受到命题者的
青睐。
1．(2022•广东选择性考试)恒容密闭容器中，BaSO(s)＋4H(g) BaS(s)＋4HO(g)在不同温度下达
4 2 2
平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH＜0
B．a为n(H O)随温度的变化曲线
2
C．向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D．向平衡体系中加入BaSO，H 的平衡转化率增大
4 2【答案】C
【解析】A项，从图示可以看出，平衡时升高温度，氢气的物质的量减少，则平衡正向移动，说明该
反应的正反应是吸热反应，即ΔH＞0，故A错误； B项，从图示可以看出，在恒容密闭容器中，随着温
度升高氢气的平衡时的物质的量减少，则平衡随着温度升高正向移动，水蒸气的物质的量增加，而a曲线
表示的是物质的量不随温度变化而变化，故B错误；C项，容器体积固定，向容器中充入惰性气体，没有
改变各物质的浓度，平衡不移动，故C正确；D项，BaSO 是固体，向平衡体系中加入BaSO，不能改变
4 4
其浓度，因此平衡不移动，氢气的转化率不变，故D错误；故选C。
2．(2022•湖南选择性考试)向体积均为1L的两恒容容器中分别充入 和 发生反应：2X
(g)+ Y(g) 2Z(g) ΔH，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，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．ΔH＞0 B．气体的总物质的量：n＜n
a c
C．a点平衡常数：K＞12 D．反应速率：V ＜V
a正 b正
【答案】B
【解析】A项，甲容器在绝热条件下，随着反应的进行，压强先增大后减小，根据理想气体状态方程
PV=nRT可知，刚开始压强增大的原因是因为容器温度升高，则说明上述反应过程放热，即ΔH＜0，故A
错误；B项，根据A项分析可知，上述密闭溶液中的反应为放热反应，图中a点和c点的压强相等，因甲
容器为绝热过程，乙容器为恒温过程，若两者气体物质的量相等，则甲容器压强大于乙容器压强，则说明
甲容器中气体的总物质的量此时相比乙容器在减小即气体总物质的量：n＜n，故B正确；C项，a点为平
a c
衡点，此时容器的总压为p，假设在恒温恒容条件下进行，则气体的压强之比等于气体的物质的量(物质的
量浓度)之比，所以可设Y转化的物质的量浓度为xmol∙L−1，则列出三段式如下：则有 ，计算得到x=0.75，那么化学平衡常数K=
，又甲容器为绝热条件，等效为恒温条件下升温，平衡逆向移动，则平衡常数
减小即平衡常数K＜12，故C错误；D项，根据图像可知，甲容器达到平衡的时间短，温度高，所以达到
平衡的速率相对乙容器的快，即V ＞V ，故D错误。故选B。
a正 b正
3．(2021•湖南选择性考试)已知：A(g)+2B(g) 3C(g) H＜0，向一恒温恒容的密闭容器中充入
1mol A和3mol B发生反应，t 时达到平衡状态Ⅰ，在t 时改变某△一条件，t 时重新达到平衡状态Ⅱ，正反
1 2 3
应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．容器内压强不变，表明反应达到平衡
B．t 时改变的条件：向容器中加入C
2
C．平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅱ)＞φ(Ⅰ)
D．平衡常数K：K(Ⅱ)＜K(Ⅰ)
【答案】BC
【解析】A项，为气体体积不变的反应，反应前后气体的物质的量不变，则压强始终不变，不能判定
平衡状态，故A错误；B项，t 时正反应速率瞬间不变，然后增大，可知改变的条件为向容器中加入C，
2
故B正确；C项，t 时加入C，平衡逆向移动，则平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅱ)＞φ(I)，故C正确；D项，
2
平衡常数与温度有关，温度不变，则平衡常数K：K(Ⅱ)＝K(Ⅰ)，故D错误；故选BC。
4．(2022•山东卷)利用 丁内酯(BL)制备1， 丁二醇(BD)，反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和
丁醇(BuOH)的副反应，涉及反应如下：已知：①反应Ⅰ为快速平衡，可认为不受慢反应Ⅱ、Ⅲ的影响；②因反应Ⅰ在高压H 氛围下进行，故
2
H 压强近似等于总压。回答下列问题：
2
(1)以 或BD为初始原料，在 、 的高压H 氛围下，分别在恒压容器中
2
进行反应。达平衡时，以BL为原料，体系向环境放热XkJ；以BD为原料，体系从环境吸热YkJ。忽略副
反应热效应，反应Ⅰ焓变ΔH（493K，3.0×103kPa）=_______ kJ·mol-1。
(2)初始条件同上。x表示某物种i的物质的量与除H 外其它各物种总物质的量之比，x 和x 随时间t
i 2 BL BD
变化关系如图甲所示。实验测得X＜Y，则图中表示x 变化的曲线是_______；反应Ⅰ平衡常数
BL
Kp=_______ kPa-2 (保留两位有效数字)。以BL为原料时，t 时刻x _______，BD产率=_______(保留两位
1 H2O
有效数字)。
(3) 为达平衡时 与 的比值。（493K，2.5×103kPa）、（493K，3.5×103kPa）、
（513K，2.5×103kPa）三种条件下，以5.0×10-3molBL为初始原料，在相同体积的刚性容器中发生反应，
随时间t变化关系如图乙所示。因反应在高压H 氛围下进行，可忽略压强对反应速率的影响。
2
曲线a、b、c中， 最大的是_______(填代号)；与曲线b相比，曲线c达到 所
需时间更长，原因是_______。
【答案】(1)-200(X+Y)
(2) a或c 8.3×10-8 0.08 39%
(3) c 由于b和c代表的温度相同，而压强对反应速率的影响可忽略，压强增大反应Ⅱ、Ⅲ均是逆向移动， 增大，故 =1.0所需时间更长
【解析】(1)根据题意，结合已知信息，可确定在同温同压下，以同物质的量的BL或BD为初始原料，
达到平衡时的状态相同，两个平衡完全等效。则以5.0×10-3mol的BL为原料，达到平衡时放出XkJ热量与
同物质的量的BD为原料达到平衡时吸收YkJ热量的能量二者能量差值为(X+Y)kJ，则1mol时二者能量差
值为200(X+Y)kJ，反应I为放热反应，因此焓变ΔH =-200(X+Y)kJ·mol-1。(2)实验测定XT
1 2B．反应速率v(a)=v(b)
C．在T 温度下，反应至t 时达平衡状态
1 1
D．在T 温度下，反应在0—t 内的平均速率为
1 3
6．(2021·河南省顶尖名校联盟高三联考)已知在一定温度下， 和C在一密闭容器中进行反应
BaSO(s)＋4C(s) BaS(s)＋4CO(g)，CO的平衡浓度(mol/L)的对数 与温度的倒数 的关系如图
4
所示：
下列说法中正确的是( )
A．该反应的ΔH＜0
B．Q点BaSO 的消耗速率大于生成速率
4
C．温度不变，将R点状态的容器体积缩小，重新达到平衡时，气体的压强增大
D．温度是 时，反应的平衡常数为100
7．(2022·广东省深圳市二模)T ℃时，向1L密闭容器中充入10molH 和3molSO 发生反应：3H(g)
1 2 2 2
+SO(g) HS(g)+2HO(g) H<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
2 2 2
正确的是( ) △A．实线a代表n(H O)随时间变化的曲线
2
B．tmin时，v (SO )0
C．b、d两状态下，化学反应速率相等
D．d状态下，保持其他条件不变，向容器中再加入1molCO 与0.5molC H，v(正)K
M N
B．若改用其他催化剂，可能会加快反应速率，但同时会影响平衡转化率
C．若投料比改为n(CO)：n(H )=1：4，可以提高CO 的平衡转化率
2 2 2
D．在250℃时，若气体的平均相对分子质量不再改变，说明反应已经平衡
(3)250℃下，上述反应开始时容器体积为VL，在此温度下达到平衡时HO(g)浓度为____mol/L。(用含
2
a、V的代数式表示)
(4)某温度下，n(C H)随时间(t)的变化趋势曲线如图2所示。若其它条件不变时，容器的体积为原来一
2 4
半，画出0～t 时刻n(C H)随时间(t)的变化趋势曲线____。
1 2 4(5)据文献报道，CO 可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，生成甲烷的电极反应式是____。
2
15．（2023届·四川省巴中市高三零珍考试）在总压为100kPa的恒容密闭容器中，充入一定量的
CO(g)和NO(g)发生反应：CO(g) + N O(g) CO(g) + N(g)，在不同条件下达到平衡时，在TK时NO
2 2 2 2 1 2
的转化率与 的变化曲线以及在 时NO的转化率与 的变化曲线如图3所示：
2
（1）表示NO的转化率随 的变化曲线为____曲线(填“I”或“II”)；
2
（2）T_______T (填“>”或“<")，该判断的理由是______________
1 2
（3）已知：该反应的标准平衡常数 ，其中 为标准压强 (100kPa)，p(CO)、
2p(N )、 p(N O)和p(CO)为各组分的平衡分压，则T 时，该反应的标准平衡常数 =_______ ( 计算结果保
2 2 4
留两位有效数字，p =p ×物质的量分数)。
分 总
16．（2023届·河南·商丘市第一高级中学高三阶段练习）乙烯年产量的高低是衡量一个国家石油化工
发展水平的一个极为重要的指标，乙烷裂解制乙烯具有极高的经济效益。回答下列问题：
(1)已知：①2C H(g)+7O(g) 4CO(g)+6HO(l) H=-3120kJ·mol-1；
2 6 2 2 2 1
②C
2
H
4
(g)+3O
2
(g) 2CO
2
(g)+2H
2
O(l) H
2
=-1411k△J·mol-1；
③2H
2
(g)+O
2
(g) 2H
2
O(l) H
3
=-566kJ△·mol-1 H
2
=-1411kJ·mol-1。
乙烷脱氢制备乙烯的热化学方程△式为_____；生产△中会间断性地向容器中通入适量O
2
，使其发生反应
2C H(g)+O(g) 2C H(g)+2HO(g) H<0，发生此反应的意义是____。
2 6 2 2 4 2
(2)一定条件下，向某密闭容器中通入△4mol乙烷，使其发生脱氢转化为乙烯，测得乙烯产率随着温度、
压强的变化如图1所示：
①X表示_____(填“温度”或“压强”)，Y_____(填“>”或“<”)Y 。
1 2
②与A点对应的反应中，若容器容积为2L，反应开始到恰好达到平衡状态所用时间为5min，则
0~5min内，用浓度C H 变化表示的平均反应速率v(C H)= _____，此温度下，平衡常数K=_____mol·L-1，
2 6 2 6
A、B两点对应的平衡常数K(A) _____(填“>”“=”或“<”)K(B)。
(3)在800℃时乙烷、O 混合后发生的主要反应为2C H(g)+O(g) 2C H(g)+2HO(g)，测得乙烷的
2 2 6 2 2 4 2
转化率、乙烯的选择性和收率(等于产率×选择性)随投料比 的变化关系如图2所示：I、II两条曲线表示乙烷转化率的是_____(填“I”或“II”)，当 <2时， 越小，乙烯的选
择性和收率越小的原因是_____。
