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化学反应速率与平衡图像、图表分析
1.化学平衡与平衡转化率
(1)转化率和平衡转化率
转化率有未达到平衡的转化率和平衡转化率，在审题的时候一定要注意转化率是否为平衡转化率。
(2)转化率与温度的关系
可逆反应
的焓变ΔH
升高温度
吸热反应，
ΔH>0
未达到平衡的转化率增大
平衡转化率增大
放热反应，
ΔH<0
未达到平衡的转化率增大
平衡转化率减小
(3)增大反应物的浓度与平衡转化率的关系(其中A、B、C均为气体)
可逆
反应
改变
条件
平衡移
动方向
反应物平
衡转化率
备注
A+B
C
增大A
的浓度正向
移动
α(A)减小
α(B)增大
-
A
B+C
增大A
的浓度
正向
移动
α(A)
减小
反应物平
衡转化率
实际是考
虑压强的
影响
2A
B+C
增大A
的浓度
正向
移动
α(A)
不变
3A
B+C
增大A
的浓度
正向
移动
α(A)
增大(4)如果两气体物质的投料比按照化学计量数投料，那么无论是否达到化学平衡，两者的转化率一直相
等。
2.化学平衡常数、平衡移动方向与反应速率的关系
aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)
cc (C)·cd (D) cc (C)·cd (D)
K= Q=
ca (A)·cb (B) ca (A)·cb (B)
平衡时浓度 某时刻浓度
K
{ =Q,反应处于化学平衡状态,v v
正 逆
<Q,平衡向逆反应方向移动,v v
正 逆
>Q,平衡向正反应方向移动,v v
正 逆
3.化学反应速率与平衡图像分析思路
例1 (2023·河南安阳一中模拟预测) (环戊二烯)容易发生聚合反应生成二聚体，该反应为可逆反
应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法不正确的是( )
A.T <T
1 2B.a点的反应速率小于c点的反应速率
C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
D.b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L-1
思路引导
例2 (2024·安徽黄山模拟)由γ⁃ 羟基丁酸生成γ⁃ 丁内酯的反应为HOCH
2
CH
2
CH
2
COOH
+H
2
O，在298 K下，γ⁃ 羟基丁酸水溶液的初始浓度为0.180 mol·L-1，随着反应的进行，测得γ⁃ 丁内酯的
浓度随时间变化的数据如表所示。下列说法错误的是( )
t/min 21 50 80 100 120 160 220 ∞
c/(mol
0.024 0.050 0.071 0.081 0.090 0.104 0.116 0.132
·L-1)
A.其他条件相同时，升高温度，化学反应速率加快
B.在80~100 min内，以γ⁃ 丁内酯的浓度变化表示的反应速率为5.0×10-4 mol·L-1·min-1
C.120 min时γ⁃ 羟基丁酸的转化率为60%
D.298 K时该反应的平衡常数K=2.75
考向一 化学反应速率与平衡图表分析应用
1.(2024·安徽，12)室温下，为探究纳米铁去除水样中SeO2- 的影响因素，测得不同条件下SeO2-
浓度随
4 4
时间变化关系如下图。
实验 水样体 纳米铁 水样初序号 积/mL 质量/mg 始pH
① 50 8 6
② 50 2 6
③ 50 2 8
下列说法正确的是( )
A.实验①中，0~2小时内平均反应速率v(SeO2-
)=2.0 mol·L-1·h-1
4
B.实验③中，反应的离子方程式为：2Fe+SeO2-
+8H+===2Fe3++Se+4H O
4 2
C.其他条件相同时，适当增加纳米铁质量可加快反应速率
D.其他条件相同时，水样初始pH越小，SeO2-的去除效果越好
4
2.(2023·河北，12)在恒温恒容密闭容器中充入一定量W(g)，发生如下反应。
反应②和③的速率方程分别为v =k c2(X)和v =k c(Z)，其中k 、k 分别为反应②和③的速率常数，反应
2 2 3 3 2 3
③的活化能大于反应②。测得W(g)的浓度随时间的变化如下表。
t/min 0 1 2 3 4 5
c(W)/
0.160 0.113 0.080 0.056 0.040 0.028
(mol·L-1)
下列说法正确的是( )
A.0~2 min内，X的平均反应速率为0.080 mol·L-1·min-1
B.若增大容器容积，平衡时Y的产率增大
C.若k =k ，平衡时c(Z)=c(X)
2 3
D.若升高温度，平衡时c(Z)减小
3.(2022·辽宁，12)某温度下，在1 L恒容密闭容器中2.0 mol X发生反应2X(s) Y(g)+2Z(g)，有关数
据如下：
时间段/min 产物Z的平均生成速率/(mol·L-1·min-1)
0~2 0.20
0~4 0.15
0~6 0.10
下列说法错误的是( )
A.1 min时，Z的浓度大于0.20 mol·L-1B.2 min时，加入0.20 mol Z，此时v (Z)<v (Z)
正 逆
C.3 min时，Y的体积分数约为33.3%
D.5 min时，X的物质的量为1.4 mol
考向二 化学反应速率与平衡图像分析
4.(2024·黑吉辽，10)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品，150 ℃时其制备过程及相关物质
浓度随时间变化如图所示，15 h后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是( )
A.3 h时，反应②正、逆反应速率相等
B.该温度下的平衡常数：①>②
C.0~3 h平均速率(异山梨醇)=0.014 mol·kg-1·h-1
D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
5.(2024·湖南，14)恒压下，向某密闭容器中充入一定量的CH OH(g)和CO(g)，发生如下反应：
3
主反应：CH OH(g)+CO(g)===CH COOH(g) ΔH
3 3 1
副反应：CH OH(g)+CH COOH(g)===CH COOCH (g)+H O(g) ΔH
3 3 3 3 2 2
在不同温度下，反应达到平衡时，测得两种含碳产物的分布分数δ[δ(CH COOH)=
3
n(CH COOH)
3 ]随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示，下列说法正确的
n(CH COOH)+n(CH COOCH )
3 3 3
是( )
n(CH OH)
A.投料比x代表 3
n(CO)B.曲线c代表乙酸的分布分数
C.ΔH <0，ΔH >0
1 2
D.L、M、N三点的平衡常数：K(L)=K(M)>K(N)
6.(2023·辽宁，12)一定条件下，酸性KMnO 溶液与H C O 发生反应，Mn(Ⅱ)起催化作用，过程中不同
4 2 2 4
价态含Mn粒子的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.Mn(Ⅲ)不能氧化H C O
2 2 4
B.随着反应物浓度的减小，反应速率逐渐减小
C.该条件下，Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存
D.总反应为：2MnO-
+5C
O2-
+16H+===2Mn2++10CO ↑+8H O
4 2 4 2 2
7.(2023·湖南，13)向一恒容密闭容器中加入1 mol CH 和一定量的H O，发生反应：CH (g)+H O(g)
4 2 4 2
n(CH )
CO(g)+3H (g)。CH 的平衡转化率按不同投料比x[x= 4 ]随温度的变化曲线如图所示。下列说法错
2 4 n(H O)
2
误的是( )
A.x <x
1 2
B.反应速率：v <v
b正 c正
C.点a、b、c对应的平衡常数：K<K =K
a b c
D.反应温度为T ，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态
1
8.(2022·湖南，14改编)向体积均为1 L的两恒容容器中分别充入2 mol X和1 mol Y发生反应：2X(g)
+Y(g) Z(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正答案精析
盘点核心知识
2.= < >
例1 B [单位时间T 温度下，环戊二烯浓度变化大，因此速率快，则反应温度高，因此T <T ，A正确；
2 1 2
a点环戊二烯浓度大于b点环戊二烯浓度，因此a点的正反应速率大于b点的正反应速率，而b点的正反应
速率大于b点的逆反应速率，因此a点的正反应速率大于b点的逆反应速率，C正确；b点时环戊二烯浓度
改变0.9 mol·L-1，因此二聚体的浓度为0.45 mol·L-1，故D正确。]
(0.081-0.071)mol·L-1
例2 C [80~100 min内，v(γ⁃丁内酯)= =5.0×10-4mol·L-1·min-1，B正确；反应至
20min
120 min时，反应产生0.090 mol·L-1的γ⁃丁内酯，则反应消耗γ⁃羟基丁酸的浓度为0.090 mol·L-1，故γ⁃羟基
丁酸转化率为50%，C错误；298 K时，平衡时c(γ⁃丁内酯)=0.132 mol·L-1，c(γ⁃羟基丁酸)=(0.180-0.132)
0.132
mol·L-1=0.048 mol·L-1，该反应的平衡常数K= =2.75，D正确。]
0.048
精练高考真题
5.0×10-5mol·L-1-1.0×10-5mol·L-1
1.C
[实验①中，0~2小时内平均反应速率v(SeO2-
)= =2.0×10-
4 2 h
5mol·L-1·h-1，A不正确；实验③中水样初始pH=8，溶液显弱碱性，发生反应的离子方程式中不能用H+配电
荷守恒，B不正确；由实验①和②可知，在相同时间内，实验①中SeO2-
浓度的变化大，则其他条件相同
4
时，适当增加纳米铁质量可加快反应速率，C正确；由实验②和③可知，在相同时间内，实验②中SeO2-
4
浓度的变化大，则其他条件相同时，适当减小水样初始pH，SeO2-
的去除效果较好，但是当初始pH太小
4
时，H+浓度太大，纳米铁与H+反应速率加快，会导致与SeO2-
反应的纳米铁减少，因此，初始pH越小，
4
SeO2-
的去除效果不一定越好，D不正确。]
4
2.D [由表知0~2 min内Δc(W)=(0.160-0.080)mol·L-1=0.080 mol·L-1，Δc(X)=2Δc(W)=0.160 mol·L-1，但一部
0.160mol·L-1
分X转化为Z，造成Δc(X)<0.160 mol·L-1，则v(X)< =0.080 mol·L-1·min-1，故A错误；平衡时
2min
v =v ，即v =v ，k c(Z)=k c2(X)，若k =k ，平衡时c(Z)=c2(X)，故C错误；反应③的活化能大于反应②，
逆 正 3 2 3 2 2 3
ΔH=正反应活化能-逆反应活化能<0，则4X(g) 2Z(g) ΔH<0，升高温度，平衡逆向移动，则平衡时c(Z)
减小，故D正确。]
3.B [随着时间的延长，产物Z的平均生成速率逐渐减小，则0~1 min内Z的平均生成速率大于0~2 min内
的，故1 min时，Z的浓度大于0.20 mol·L-1，A正确；4 min时生成的Z的物质的量为0.15 mol·L-1·min-1×4
min×1 L=0.6 mol，6 min时生成的Z的物质的量为0.10 mol·L-1·min-1×6 min×1 L=0.6 mol，故反应在4 min时
已达到平衡，则达到平衡时生成了0.3 mol Y，则Y的平衡浓度为0.3 mol·L-1，Z的平衡浓度为0.6mol·L-1，平衡常数K=c2(Z)·c(Y)=0.108，2 min时Z的浓度为0.4 mol·L-1，Y的浓度为0.2 mol·L-1，加入0.20
mol Z后，Z的浓度变为0.6 mol·L-1，Q=c2(Z)·c(Y)=0.072<K，反应正向进行，故v (Z)>v (Z)，B错误；反
正 逆
应生成的Y与Z的物质的量之比恒等于1∶2，反应体系中只有Y和Z为气体，同温同压下，体积之比等
V(Y) 1
于物质的量之比， = ，故Y的体积分数始终约为33.3%，C正确；由B项分析可知5 min时反应处
V(Z) 2
于平衡状态，此时生成的Z为0.6 mol，则X的转化量为0.6 mol，初始X的物质的量为2.0 mol，剩余X的
物质的量为1.4 mol，D正确。]
4.A [由图可知，3 h后异山梨醇浓度继续增大，15 h后异山梨醇浓度才不再变化，所以3 h时，反应②未
达到平衡状态，即正、逆反应速率不相等，故A错误；图像显示该温度下，15 h后所有物质浓度都不再变
化，且此时山梨醇转化完全，即反应充分，而1，4⁃失水山梨醇仍有剩余，即反应②正向进行程度小于反
应①，所以该温度下的平衡常数：①>②，故B正确；在0~3 h内异山梨醇的浓度变化量为0.042 mol·kg-1，
0.042mol·kg-1
所以平均速率(异山梨醇)= =0.014 mol·kg-1·h-1，故C正确；催化剂只能改变化学反应速率，
3 h
不能改变物质平衡转化率，故D正确。]
5.D [图中曲线表示的是两种含碳产物的分布分数即δ(CH COOH)、δ(CH COOCH )，结合主、副反应可知，
3 3 3
n(CO)
x代表 ，曲线a或曲线b表示CH COOH分布分数，曲线c或曲线d表示CH COOCH 分布分
n(CH OH) 3 3 3
3
n(CO)
数，故A、B错误；曲线a或曲线b表示δ(CH COOH)，由图像可知，当 相同时，T >T ，T 时
3 n(CH OH) 2 1 2
3
δ(CH COOH)大于T 时，说明升高温度主反应的平衡正向移动，故ΔH >0；同理，T 时δ(CH COOCH )大
3 1 1 1 3 3
于T 时，说明升高温度副反应的平衡逆向移动，故ΔH <0，C错误；L、M、N三点对应副反应ΔH <0，且
2 2 2
T >T =T ，升高温度平衡逆向移动，故K(L)=K(M)>K(N)，D正确。]
N M L
6.C [由图像可知，随着时间的推移Mn(Ⅲ)的浓度先增大后减小，说明开始反应生成Mn(Ⅲ)，后Mn(Ⅲ)
被消耗生成Mn(Ⅱ)，Mn(Ⅲ)能氧化H C O ，A项错误；随着反应物浓度的减小，到大约13 min时开始生
2 2 4
成Mn(Ⅱ)，Mn(Ⅱ)对反应起催化作用，13 min后反应速率会增大，B项错误；由图像可知，Mn(Ⅶ)的浓度
为0后才开始生成Mn(Ⅱ)，该条件下Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存，C项正确；H C O 为弱酸，在离子
2 2 4
方程式中不拆成离子，总反应为2MnO-
+5H C O +6H+===2Mn2++10CO ↑+8H O，D项错误。]
4 2 2 4 2 2
7.B [一定条件下，增大H O(g)的浓度，能提高CH 的转化率，即x值越小，CH 的转化率越大，则
2 4 4
x <x ，故A正确；b点和c点温度相同，CH 的起始物质的量都为1 mol，b点x值小于c点，则b点H O(g)
1 2 4 2
多，反应物浓度大，则反应速率：v >v ，故B错误；由图像可知，x一定时，温度升高CH 的平衡转化
b正 c正 4
率增大，说明正反应为吸热反应，温度升高平衡正向移动，K增大，温度相同，K不变，则点a、b、c对
应的平衡常数：K<K =K，故C正确；该反应为气体分子数增大的反应，反应进行时压强发生改变，所以
a b c
温度一定时，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态，故D正确。]8.B [甲容器在绝热条件下，随着反应的进行，压强先增大后减小，正反应为气体分子数减小的反应，则
刚开始压强增大的原因是因为容器温度升高，说明反应放热，即ΔH<0，故A错误；根据A项分析可知，
密闭容器中的反应为放热反应，因甲容器为绝热过程，乙容器为恒温过程，若两者气体的总物质的量相等，
则甲容器压强大于乙容器压强，图中a点和c点的压强相等，则气体的总物质的量：n<n，故B正确；设
a c
Y转化的物质的量浓度为x mol·L-1，则列出三段式如下：
1
则有[(2-2x)+(1-x)+x] mol< ×3 mol，计算得到x>0.75，即平衡常数K>12，故C错误；根据图像可知，甲容
2
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。]
a正 b正
