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专题突破(七) 化学反应速率和化学平衡图像的分析
化学反应速率和平衡的图像及分析是高考考查的重点，此类试题将抽象的理论知识图
像化，既能考查考生化学反应速率和平衡的相关知识，又能考查学生读图、识图，并应用知识
解决综合问题的能力，要求考生获取有关信息、识别有效证据、推测反应结果、归纳总结规律，
体现《中国高考评价体系》对于“学习掌握”“思维方法”等化学科核心素养的要求。
分析、解答化学反应速率和化学平衡图像题的思维流程如下：
1．化学反应速率图像及分析
(1)“渐变”类vt图像
图像 分析 结论
t 1 时 v正 ′突然增大， v逆 ′逐渐增大； v t 时其他条件不变，增大反应
1
′＞ ′，平衡向正反应方向移动 物的浓度
正 v逆
t 1 时 v正 ′突然减小， v逆 ′逐渐减小； v t 时其他条件不变，减小反应
1
′＞ ′，平衡向逆反应方向移动 物的浓度
逆 v正
t 1 时 v逆 ′突然增大， v正 ′逐渐增大； v t 时其他条件不变，增大生成
1
′＞ ′，平衡向逆反应方向移动 物的浓度
逆 v正
t 1 时 v逆 ′突然减小， v正 ′逐渐减小； v t 时其他条件不变，减小生成
1
′＞ ′，平衡向正反应方向移动 物的浓度
正 v逆(2)“断点”类vt图像
图像 分析 结论
t 时其他条件不变，增大反应体系的压强
t 1 时 v正 ′、 v逆 ′均突然增 且 1 m＋n＞p＋q(正反应为体积减小的反应)
大，且 ′＞ ′；平衡
v正 v逆
向正反应方向移动
t 时其他条件不变，升高温度且ΔH＞0(正
1
反应为吸热反应)
t 时其他条件不变，增大反应体系的压强
1
t 1 时 v正 ′、 v逆 ′均突然增 且m＋n＜p＋q(正反应为体积增大的反应)
大，且 ′＞ ′；平衡
v逆 v正 t 时其他条件不变，升高温度且ΔH＜0(正
1
向逆反应方向移动
反应为放热反应)
t 时其他条件不变，减小反应体系的压强
t 1 时 v正 ′、 v逆 ′均突然减 且 1 m＋n＜p＋q(正反应为体积增大的反应)
小，且 ′＞ ′；平衡
v正 v逆 t 时其他条件不变，降低温度且ΔH＜0(正
1
向正反应方向移动
反应为放热反应)
t 时其他条件不变，减小反应体系的压强
t 1 时 v逆 ′、 v正 ′均突然减 且 1 m＋n＞p＋q(正反应为体积减小的反应)
小，且 ′＞ ′；平衡
v逆 v正 t 时其他条件不变，降低温度且ΔH＞0(正
1
向逆反应方向移动
反应为吸热反应)
(3)“平台”类vt图像
图像 分析 结论
t 时其他条件不变使用催化剂
1
t 1 时 v正 ′、 v逆 ′均突然增大且 v t 时其他条件不变增大反应体系的
1
正
′＝
v逆
′，平衡不移动 压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体
体积无变化)
t 1 时 v正 ′、 v逆 ′均突然减小且 v t 1 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
′＝ ′，平衡不移动
正 v逆 体积无变化)
2.化学平衡图像及分析
(1)浓度时间图像
例如，反应A(g)＋B(g)⇌AB(g)，充入一定量A(g)和B(g)，达到平衡过程如图所示：
(2)含量时间温度(压强)(C%指产物的质量分数，B%指某反应物的质量分数)(3)恒压(或恒温)线(α表示反应物的转化率，c表示反应物的平衡浓度)
图①，若则正反应为气体体积减小的反应，p>p>p，ΔH＜0；
1 2 3
图②，正反应为气体体积增大的反应，若T>T，则正反应为放热反应。
1 2
(4)几类特殊图像
①对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋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。
②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(如下图)。
L线的左上方(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
。
(2021· 山 东 日 照 一 模 ) 已 知 反 应 ： CH===CHCH(g) ＋
2 3
Cl(g)CH===CHCHCl(g)＋HCl(g)。在一定压强下，按ω＝向密闭容
2 2 2
器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时，丙烯的体积分数(φ)与温度(T)、ω的关系，图乙表示
反应的平衡常数K与温度T的关系。则下列说法正确的是( )
A．图甲中ω＞1
1
B．图乙中，线A表示正反应的平衡常数
C．在恒容容器中进行，压强不变时反应达到平衡状态
D．当温度为T、ω＝2时，Cl 的转化率为33.3%
1 2D [温度一定时，增大，平衡时丙烯的体积分数减小，故图甲中ω＜1，A项错误。由图
1
甲可知，一定时，升高温度，丙烯的体积分数增大，说明升高温度，平衡逆向移动，则该反应的
ΔH＜0；升高温度，平衡逆向移动，则平衡常数K减小，故图乙中线A代表逆反应的平衡常数，
B项错误。该反应前后气体计量数和相等，气体总物质的量不变，故恒容时气体压强始终不
变，不能根据压强判断是否达到平衡状态，C项错误。由图乙可知，T 时正、逆反应平衡常数
1
均为1，ω＝＝2，设n(Cl )＝2 mol，n(CH===CHCH)＝1 mol，平衡时转化的Cl 为x mol，容
2 2 3 2
器的容积为1 L，则有
CH===CHCH(g)＋Cl(g)CH===CHCHCl(g)＋HCl(g)
2 3 2 2 2
起始浓度
/mol·L－1 1 2 0 0
转化浓度
/mol·L－1 x x x x
平衡浓度
/mol·L－1 1－x 2－x x x
则T 时平衡常数K＝＝1，解得x＝ mol，故Cl 的转化率为×100%≈33.3%，D项正确。]
1 2
(2021·河北邢台调研)在一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入1 mol A，发生
2A(g) B(g)＋C(g)反应。反应过程中c(C)随时间变化的曲线如图所示，下列说法不正确的
是( )
A．反应在0～50 s的平均速率 v(C)＝1.6×10－3 mol·L－1·s－1
B．该温度下，反应的平衡常数K＝0.025 mol·L－1
C．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(B)＝0.09 mol·L－1，则该反应的ΔH＜0
D．反应达平衡后，再向容器中充入1 mol A，该温度下再达到平衡时，A的转化率不变B [0～50 s内c(C)增大0.08 mol·L－1，则有 v(C)＝＝1.6×10－3 mol·L－1·s－1，A项正确；
达到平衡时，c(C)＝0.10 mol·L－1，结合反应可知，平衡时A、B的平衡浓度分别为0.30 mol·L－
1、0.10 mol·L－1，则该温度下，反应的平衡常数K＝＝，B项错误；其他条件不变，升高温度，平
衡时c(B)＝0.09 mol·L－1＜0.10 mol·L－1，说明平衡逆向移动，则该反应的ΔH＜0，C项正确；
平衡后再充入1 mol A与保持n(A)不变，同时缩小容器容积是等效平衡，而缩小容积过程，由
于反应前后气体体积不变，所以平衡不移动，故A的转化率不变，D项正确。]
(2021·黑龙江哈尔滨三中检测)在密闭容器中进行反应：X(g)＋2Y(g) 2Z(g)
ΔH>0。下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是( )
C [该反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，正反应速率大于逆反应速率，正反应
速率在上方，与图像不符， A项错误；升高温度平衡正向移动，Z%增大，则200 ℃时Z%大，
与图像不符，B项错误；该反应为气体体积减小的吸热反应，增大压强、升高温度，平衡均正
向移动，X的转化率大，与图像一致，C项正确；催化剂对平衡移动无影响，可加快反应速率，
但平衡常数与温度有关，恒温条件K值不会随时间发生变化，与图像不符，D项错误。]1．(2021·河南豫南九校联考)有可逆反应：A(g)＋3B(g)2C(g) ΔH<0。
已知在t、t、t、t 时反应都达到平衡，如果t、t、t、t 时都只改变了一个反应条件，则下
1 3 5 7 2 4 6 8
列对t、t、t、t 时改变条件的判断正确的是( )
2 4 6 8
A．降低温度、增大压强、减小反应物浓度、使用催化剂
B．使用催化剂、增大压强、增大反应物浓度、升高温度
C．增大反应物浓度、使用催化剂、减小压强、升高温度
D．升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用催化剂
D [t
2
时刻， v(正)瞬间增大，t
3
时刻达到平衡时， v(正)大于t
1
～t
2
时刻平衡状态，降低温
度， v(正)减小，A错误；t
4
时刻， v(逆)瞬间减小，增大压强或使用催化剂， v(逆)瞬间增大，而减
小压强， v(逆)减小，故B、C均错误，D正确。]
2．(2021·湖南长郡联考)在容积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO 和3 mol H ，在500
2 2
℃时发生反应：CO(g)＋3H(g)CHOH(g)＋HO(g) ΔH＜0。CHOH的浓度随时间变化如
2 2 3 2 3
图所示，下列说法不正确的是( )
A．从反应开始到10 min时，H
2
的平均反应速率 v(H
2
)＝0.15 mol/(L·min)
B．从开始到25 min，CO 的转化率是70%
2
C．其他条件不变，将温度升到700 ℃，再次达平衡时平衡常数减小
D．从20 min到25 min达到新的平衡，可能是增大压强
D [0～10 min 内c(CH
3
OH)增大0.50 mol/L，则有 v(CH
3
OH)＝＝0.05 mol/(L·min)，根据反应速率与化学计量数的关系可得： v(H
2
)＝3v(CH
3
OH)＝0.15 mol/(L·min)，A项正确；0～25
min内c(CHOH)增大0.70 mol/L，反应生成0.70 mol CH OH，根据方程式可知，同时消耗
3 3
0.70 mol CO ，则CO 的转化率为×100%＝70%，B项正确；其他条件不变，升高温度，平衡逆
2 2
向移动，平衡常数减小，C项正确；由图可知，20～25 min内增大压强，平衡正向移动，
c(CHOH)应瞬间增大，而不是逐渐增大，D项错误。]
3
3．(2021·吉林长春调研)在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO、0.1 mol·L－1CH，
2 4
在一定条件下发生反应：CH(g)＋CO(g) 2CO(g)＋2H(g)，测得CH 平衡转化率与温度、
4 2 2 4
压强关系如图，下列有关说法不正确的是( )
A．上述反应的ΔH<0
B．压强：p>p>p>p
4 3 2 1
C．1 100 ℃时该反应的平衡常数约为1.64
D．压强为p 4 时，在y点： v正 >v逆
A [p、p、p、p 是四条等压线，由图像可知，压强一定时，温度越高，CH 的平衡转化率
1 2 3 4 4
越高，故正反应为吸热反应，ΔH>0，A项错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越高，
甲烷的平衡转化率越小，故压强p>p>p>p，B项正确；压强为p、温度为1 100 ℃时，甲烷的
4 3 2 1 4
平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH)＝0.02 mol·L－1，c(CO)＝0.02
4 2
mol·L－1，c(CO)＝0.16 mol·L－1，c(H )＝0.16 mol·L－1，即平衡常数K＝≈1.64，C项正确；压强
2
为p 4 时，y点未达到平衡，此时 v正 >v逆 ，D项正确。]
4．(2021·四川绵阳诊断)在恒容密闭容器中进行反应：2CO(g)＋6H(g)C HOH(g)＋
2 2 2 5
3HO(g) ΔH。在某压强下起始时按不同氢碳比投料(如图中曲线①②③)，测得CO 的平衡转
2 2
化率与温度的关系如图所示，下列有关说法正确的是( )A．该反应的ΔH>0
B．氢碳比：①<②<③
C．其他条件不变的情况下，增大容器的体积可提高CO 的转化率
2
D．若起始CO 的浓度为2 mol·L－1、H 为4 mol·L－1，在图中曲线③氢碳比条件下进行，
2 2
则400 K时该反应的平衡常数数值约为1.7
D [根据图像可知，在氢碳比相等的条件下，随着温度的升高，CO 的转化率降低，说明
2
升高温度，平衡向逆反应方向移动，因此正反应是放热反应，ΔH<0，A项错误；氢碳比越大，
CO 的转化率越高，根据图像可知，在温度相等的条件下，CO 的转化率：①>②>③，则氢碳
2 2
比：①>②>③，B项错误；正反应是气体体积减小的反应，因此其他条件不变的情况下，增大
容器的体积，压强减小，平衡向逆反应方向移动，可降低CO 的转化率，C项错误；根据图像
2
可知，400 K时曲线③中CO 的转化率是50%，这说明消耗CO 1 mol·L－1，则消耗氢气3
2 2
mol·L－1，生成乙醇和水蒸气分别是0.5 mol·L－1、1.5 mol·L－1，剩余CO 和氢气分别是1 mol·L
2
－1、1 mol·L－1，该温度下平衡常数K＝≈1.7，D项正确。]
5．(2021·安徽芜湖检测)将一定量氨基甲酸铵(NH COONH)加入密闭容器中，发生反应：
2 4
NH COONH(s)2NH (g)＋CO(g)。该反应的平衡常数的负对数(－lgK)值随温度(T)的变化
2 4 3 2
曲线如图所示，下列说法错误的是( )
A．C点对应状态的平衡常数K(C)＝10－3.638
B．该反应的ΔH>0
C．NH 的体积分数不变时，该反应一定达到平衡状态
3
D．30 ℃时，B点对应状态的 v(正)<v(逆)C [图中C点的－lgK＝3.638，则C点对应状态的平衡常数K(C)＝10－3.638，A项正确；
－lgK随温度升高而逐渐减小，说明升高温度，平衡常数K增大，则该反应的ΔH>0，B项正确；
反应物是固体，生成物中NH 和CO 的物质的量之比为2∶1，则NH 的体积分数始终为，不
3 2 3
能判断是否达到平衡状态，C项错误；图中B点纵坐标小于30 ℃时－lgK的值，则此时
c(CO
2
)·c2(NH
3
)>K，反应逆向进行，故B点对应状态的 v(正)<v(逆)，D项正确。]
章末综合检测(七) 化学反应速率和化学平衡
一、选择题：本题包括10小题，每小题只有一个选项最符合题意。
1．(2020·北京西城区期末)硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为NaSO ＋
2 2 3
HSO ===Na SO ＋SO ↑＋S↓＋HO。下列各组实验中最先出现浑浊现象的是( )
2 4 2 4 2 2
NaSO 溶液 稀HSO
2 2 3 2 4
实验 温度/℃
V/(mL) c/(mol·L－1) V/(mL) c/(mol·L－1)
A 25 5 0.1 10 0.1
B 25 5 0.2 5 0.2
C 35 5 0.1 10 0.1
D 35 5 0.2 5 0.2
D [反应体系的温度越高，c(Na SO)越大，反应速率越快，越先出现浑浊，故D先出现
2 2 3
浑浊。]
2．(2021·湖南张家界检测)在一定体积的密闭容器中，进行化学反应：CO(g)＋H(g)
2 2
CO(g)＋HO(g)，化学平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表：
2
t/ ℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
根据以上信息推断以下说法正确的是( )
A．升高温度，该反应向逆反应方向移动
B．此反应只有达到平衡时，密闭容器中的压强才不会变化
C．该反应在1 000 ℃时的反应速率一定比700 ℃时大
D．该反应的反应物的转化率越大，化学平衡常数越大
C [升高温度，平衡常数K增大，说明升高温度，平衡正向移动，A项错误；该反应前后
气体总分子数不变，恒容条件下，气体的压强始终不变，B项错误；升高温度，活化分子百分
数增大，反应速率加快，故在1 000 ℃时的反应速率一定比700 ℃时大，C项正确；若温度不
变，增大CO 的浓度，H 的转化率增大，但平衡常数不变，D项错误。]
2 2
3．(2021·天津部分区联考)某温度下，在一个2 L的密闭容器中，加入4 mol A和2 mol B进行如下反应：2A(g)＋B(g)C(s)＋3D(g)，反应2 min后达到平衡，测得生成1.6 mol C，下
列说法不正确的是( )
A．前2 min D的平均反应速率为1.2 mol/(L·min)
B．此时B的平衡转化率为40%
C．增大该体系的压强，平衡不移动
D．该温度下平衡常数K＝432
B [反应2 min达到平衡，生成1.6 mol C同时应生成4.8 mol D，则有 v(D)＝＝1.2
mol/(L·min)，A项正确；生成1.6 mol C，必然消耗1.6 mol B，则B的平衡转化率为×100%＝
80%，B项错误；该反应前后气体总分子数不变，增大体系的压强，平衡不移动，C项正确；2
min达到平衡时，A、B和D的物质的量浓度(mol/L)分别为0.4、0.2和2.4，则该温度下平衡常
数K＝＝432，D项正确。 ]
4．(2021·重庆南川中学检测)已知反应：2NO (g) NO(g) ΔH<0，NO 的体积分数随温
2 2 4 2 4
度的变化平衡曲线如图所示。下列相关描述正确的是( )
A．平衡常数值：K <K
b c
B．T 温度下，若由a点达到平衡，可以采取减小压强的方法
1
C．T
2
温度下，d点反应速率： v(正)<v(逆)
D．从b点变为c点，只要增加NO 的物质的量即可
2 4
B [ΔH＜0，温度越高K值越小，c点温度高于b点，则有平衡常数值：K >K，A项错误；
b c
T 温度下，a点NO 体积分数大于平衡值，若由a点达到平衡，应减小压强，使平衡逆向移动，
1 2 4
B项正确；T 温度下，d点处于平衡曲线下方，NO 体积分数小于平衡值，此时反应正向进行，
2 2 4
则有 v(正)>v(逆)，C项错误；从b点变为c点，体系的温度升高，只要增加N
2
O
4
的物质的量不
能达到要求，D项错误。]
5．(2020·天津滨海七校联考)可逆反应：mA(s)＋nB(g) eC(g)＋fD(g)，反应过程中，其
他条件不变时，C的百分含量(C%)与温度(T)、压强(P)的关系如图所示。下列叙述中正确的是( )
A．达平衡后，升高温度，则平衡常数K减小
B．达到平衡后，加入催化剂，C%增大
C．化学方程式中：n>e＋f
D．达到平衡后，增加A的量，B的转化率增大
A [根据“先拐先平，速率大”的规律，温度为T 时先达到平衡，则温度：T<T；图中达
2 1 2
到平衡，T 时C%小于T 时C%，说明升高温度，C%减小，平衡逆向移动，则平衡常数K减小，
2 1
A项正确；达到平衡后，加入催化剂，平衡不移动，C% 不变，B项错误；压强为P 时先达到平
2
衡，则压强：P>P；压强为P 时C%小于压强为P 时C%，说明压强增大，平衡逆向移动，则
2 1 2 1
有n<e＋f，C项错误；A是固体，达到平衡后，增加A的量，平衡不移动，B的转化率不变，D
项错误。]
6．(2020·山东淄博二模)Bums和Dainton研究发现Cl 与CO合成COCl 的反应机理如下：
2 2
① Cl(g)2Cl·(g) 快 ； ② CO(g) ＋ Cl·(g)COCl·(g) 快 ； ③ COCl·(g) ＋
2
Cl 2 (g)COCl 2 (g)＋Cl·(g) (慢) 其中反应②存在 v正 ＝k 正 c(CO)c(Cl·)、 v逆 ＝k 逆 c(COCl·)。
下列说法正确的是( )
A．反应①的活化能大于反应③的活化能
B．反应②的平衡常数K＝
C．要提高合成COCl 的速率，关键是提高反应②的速率
2
D．选择合适的催化剂能加快该反应的速率，并提高COCl 的平衡产率
2
B [①是快反应，③是慢反应，则反应①的活化能小于反应③的活化能，A项错误；反应
②存在
v正
＝k
正
c(CO)c(Cl·)、
v逆
＝k
逆
c(COCl·)，达到平衡时
v正
＝
v逆
，则有k
正
c(CO)c(Cl·)＝
k c(COCl·)，反应②的平衡常数为K＝＝，B项正确；整个过程中反应速率由慢反应决定，反
逆
应③是慢反应，故提高合成COCl 的速率，关键是提高反应③的速率，C项错误；催化剂只能
2
改变反应速率，但不能使平衡发生移动，故不能提高COCl 的平衡产率，D项错误。]
2
7．(2021·河南郑州一中检测)已知反应：4NH (g)＋5O(g)4NO(g)＋6HO(g) ΔH＝－
3 2 21 025 kJ·mol－1。若起始时两种反应物的物质的量相同，则下列关于该反应的示意图不正确的
是( )
C [温度一定时，增大压强，平衡逆向移动，混合气体的平均相对分子质量增大；压强一
定时，降低温度，平衡正向移动，气体总物质的量增大，气体的平均相对分子质量减小，与图
像不符合，C项错误。]
8．(2021·山西大学附中检测)在100 ℃时，将0.5 mol NO 通入体积为5 L的真空密闭容
2 4
器中，立即出现红棕色，反应进行到2 s时，NO 的浓度为0.02 mol/L。在60 s时，体系已达平
2
衡，此时容器内压强为开始时的1.6 倍。下列说法正确的是( )
A．前2 s以NO 的浓度变化表示的平均反应速率为0.01 mol/(L·s)
2 4
B．在平衡时体系内NO 的物质的量为0.25 mol
2 4
C. 在2s时体系内的压强为开始时的1.1倍
D．平衡时，NO 的转化率为40%
2 4
C [N O 通入密闭容器中存在平衡：NO(g)2NO (g)，反应进行到2s时，NO 的浓度
2 4 2 4 2 2
为0.02 mol/L，则有 v(NO
2
)＝＝0.01 mol/(L·s)， v(N
2
O
4
)＝ v(NO
2
)＝×0.01 mol/(L·s)＝0.005
mol/(L·s)，A项错误。平衡时压强为开始时的1.6 倍，根据气体的压强之比等于其物质的量之
比，则平衡时气体总物质的量为0.5 mol×1.6＝0.8 mol，结合化学方程式可知，平衡时体系内
NO 的物质的量为0.20 mol，B项错误。反应进行到2 s时，NO 的浓度为0.02 mol/L，则有
2 4 2
n(NO )＝0.02 mol/L×5 L＝0.1 mol，此时气体总物质的量为0.55 mol，则气体总物质的量为
2
起始时的1.1倍，故2 s时体系内的压强为开始时的1.1倍，C项正确。平衡时，体系内NO 的
2 4
物质的量为0.20 mol，则NO 的转化率为×100%＝60%，D项错误。]
2 4
9．(2021·山东实验中学检测)将不同物质的量的M(g)和N(g)分别通入体积为2 L的恒容
密闭容器中，进行反应M(g)＋N(g) P(g)＋Q(g)，得到如下两组数据：
起始量/mol 平衡量/mol
达到平衡所需时
实验组 温度/℃
间/min
N M Q M
1 650 2 4 1.6 2.4 5
2 900 1 2 0.4 1.6 3下列说法正确的是( )
A．将实验2的体积压缩为1 L，c(Q)为0.4 mol/L
B．温度升高，该反应的平衡常数增大
C．选择合适的催化剂可降低该反应的活化能，提高M的转化率
D．实验1中M的化学反应速率为0.32 mol/(L·min)
A [900 ℃时，实验2达到平衡，n(Q)＝0.4mol，将体积压缩为1 L，平衡不移动，则有
c(Q)为0.4 mol/L，A项正确；分析表中数据，650 ℃时，反应正向进行的程度大，则该反应是
放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，B项错误；选择合适的催化剂可降低该
反应的活化能，由于平衡不移动，M的转化率不变，C项错误；实验1中5 min达到平衡时，消
耗1.6 mol M，则有 v(M)＝＝0.16 mol/(L·min)，D项错误。]
10．(2021·天津和平区调研)T℃时，将2.0 mol A(g)和2.0 mol B(g)充入体积为1 L的密闭
容器中，在一定条件下发生反应：A(g)＋B(g)2C(g)＋D(s) ΔH<0；t时刻反应达到平衡时，
C(g)为2.0 mol。下列说法正确的是( )
A．t时刻反应达到平衡时，A(g)的体积分数为20%
B．T ℃时，该反应的化学平衡常数为K＝2
C．t时刻反应达到平衡后，缩小容器的体积，平衡逆向移动
D．T ℃时，若将A(g)、B(g)各1.0 mol充入同样容器，平衡后，A的转化率α(A)为50%
D [t时刻反应达到平衡时，C(g)为2.0 mol，则反应消耗1.0 mol A和1.0 mol B，故A(g)
的体积分数为×100%＝25%，A项错误；T ℃时，A、B、C的平衡浓度(mol/L)分别为1.0、1.0
和2.0，则该反应的化学平衡常数为K＝＝4.0，B项错误；t时刻反应达到平衡后，缩小容器的
体积，平衡不移动，C项错误；T ℃时，若将A(g)、B(g)各1.0 mol充入同样容器，与保持物质
的量不变，扩大体积是等效平衡，故A的转化率α(A)为×100%＝50%，D项正确。]
二、非选择题：本题包括2小题。
11．(2020·山东临沂一模)在钯基催化剂表面上，甲醇制氢的反应历程如下图所示，其中
吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。(1)CH (OH)(g)CO(g)＋2H(g)的ΔH＝____________________________________
3 2
kJ·mol － 1 ； 该 历 程 中 最 大 能 垒 ( 活 化 能 )E ＝
正
_______________________________________
kJ·mol－1，写出该步骤的化学方程式________________________________。
(2)在一定温度下，CO和H 混合气体发生反应：CO(g)＋2H(g)CHOH(g)，反应速率
2 2 3
v ＝ v正 － v逆 ＝k 正 c(CO)·c2(H 2 )－k 逆 c(CH 3 OH)，k 正 、k 逆 分别为正、逆反应速率常数。达到平衡
后，若加入高效催化剂，将________(填“增大”、“减小”或“不变”)；若升高温度，将
________(填 “增大”、“减小”或“不变”)。
(3)353 K时，在刚性容器中充入CHOH(g)，发生反应：CHOH(g) CO(g)＋2H(g)。
3 3 2
体系的总压强p随时间t的变化如下表所示：
t/min 0 5 10 15 20 ∞
p/kPa 101.2 107.4 112.6 116.4 118.6 121.2
①若升高反应温度至373 K，则CHOH(g)分解后体系压强p (373 K)________121.2
3 ∞
kPa(填“大于”、“等于”或“小于”)，原因是____________________________________
________________________________________________________________________。
②353 K时，该反应的平衡常数K ＝________(kPa)2(K 为以分压表示的平衡常数，计算
p p
结果保留1位小数)。
解析 (2)达到平衡时 v正 ＝ v逆 ，则有k 正 c(CO)·c2(H 2 )＝k 逆 c(CH 3 OH)，平衡常数K＝＝；
加入高效催化剂，平衡不移动，平衡常数K不变，则不变。结合(1)推知，反应CO(g)＋
2H(g)CHOH(g)是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小，则减小。
2 3
(3)①反应CHOH(g)CO(g)＋2H(g)为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，气体总物
3 2
质的量增大，气体总压强增大，故CHOH(g)分解后体系压强p (373 K)大于121.2 kPa。
3 ∞
②373K时刚性容器中进行反应，保持恒温恒容条件，由阿伏加德罗定律可知，气体的压
强与其物质的量成正比，可用压强(p)表示物质的量(n)的变化。CHOH(g) CO(g)＋2H(g)
3 2
起始压强/kPa 101.2 0 0
变化压强/kPa x x 2x
平衡压强/kPa 101.2－x x 2x
由表中数据可知，平衡时气体总压强为121.2 kPa，则有101.2－x＋x＋2x＝121.2 kPa，解
得x＝10.0，从而推知CHOH、CO、H 的平衡压强分别为91.2 kPa、10 kPa和20 kPa，故353 K
3 2
时，该反应的平衡常数K ＝＝≈43.9(kPa)2。
p
答案 (1)＋97.9 179.6 CO*＋4H*===CO*＋2H(g)，或4H*===2H (g)
2 2
(2)不变 减小
(3)①大于 温度升高，容器体积不变，总压强增大；反应CHOH(g)CO(g)＋2H(g)
3 2
为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，气体总物质的量增大，气体总压强增大
②43.9
12．(2021·河南平顶山检测)水煤气变换：CO(g)＋HO(g) CO(g)＋H(g) ΔH＜0是重
2 2 2
要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：
(1)将一定量的CO(g)和HO(g)充入某恒容密闭容器中，测得在不同催化剂作用下，相同
2
时间内CO的转化率与温度的变化如图1所示：点1～3中，达到平衡状态的点是________；
降低水煤气变换反应活化能效果最差的催化剂是________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”) 。
图1
(2)对于反应CO(g)＋HO(g)CO(g)＋H(g)，采用催化剂I，在1 073 K和973 K时，在
2 2 2
恒容密闭容器中充入等物质的量的CO(g)和HO(g)，CO的转化率随时间变化的结果如图2
2
所示：
图2①下列能表示该反应达到化学平衡状态的是________(填字母)。
A．容器内压强不再变化
B．容器内气体的密度不再变化
C．混合气体的平均摩尔质量不再变化
D． v正 (CO)＝ v逆 (CO 2 )
②973 K时CO的平衡转化率 α＝________%，1 073 K时该反应的平衡常数 K＝
________(写成分数形成，下同)。
③已知反应速率 v ＝ v正 － v逆 ＝k 正 x(CO)·x(H 2 O)－k 逆 x(CO 2 )·x(H 2 )，k 正 、k 逆 分别为正、逆
向反应速率常数，x为物质的量分数，计算点a处的＝________。
解析 (1)从图像中可知，同等条件下，在催化剂Ⅰ的作用下，相同时间内CO的转化率
是最高的，所以催化剂Ⅰ的催化效果是最好的，催化剂Ⅲ效果最差，速率最慢，所以降低活化
能的效果最差；该反应在点3达到平衡状态。
(2)①该反应为气体分子数不变的反应，故反应过程中，容器内压强始终不变，A项错误；
恒容则容器体积不变，容器内气体的质量不变，故混合气体的密度始终不变，B项错误；气体
的质量不变，气体的物质的量也不变，混合气体的平均摩尔质量也一直保持不变，C项错误；
该反应过程中始终存在 v正 (CO)＝ v正 (CO 2 )，所以 v正 (CO)＝ v逆 (CO 2 )时，同一种物质的反应
速率 v正 ＝ v逆 ，反应达到平衡状态，故 v正 (CO) 2 ＝ v逆 (CO 2 )可以作为反应达到平衡的标志，D
项正确。②该反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，973 K时反
应的平衡转化率是27%。设CO(g)、HO(g)的浓度均为1 mol·L－1，由图知，1 073 K时CO的
2
平衡转化率为25%。由三段式可知：
CO(g)＋HO(g)CO(g)＋H(g)
2 2 2
起始/(mol·L－1) 1 1 0 0
转化/(mol·L－1) 0.25 0.25 0.25 0.25
平衡/(mol·L－1) 0.75 0.75 0.25 0.25
K＝＝。
③由 v ＝ v正 — v逆 ＝k 正 x(CO)·x(H 2 O)—k 逆 x(CO 2 )·x(H 2 )可知： v正 ＝k 正 x(CO)·x(H 2 O)； v逆＝k 逆 x(CO 2 )·x(H 2 )。平衡时有 v正 ＝ v逆 ，即＝＝K＝，点a处CO的转化率为20%。由三段式可
知：
CO(g)＋HO(g)CO(g)＋H(g)
2 2 2
1 1 0 0
0.20 0.20 0.20 0.20
0.80 0.80 0.20 0.20
点a处的＝＝＝。
答案 (1)3 Ⅲ
(2)①D ②27 ③
