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第 50 讲 化学反应速率与化学平衡图像分类突破
[复习目标] 1.了解化学反应速率、化学平衡图像的常见类型。2.通过解答不同类型图像问
题，初步建立解答化学反应速率、化学平衡相关图像问题的思维模型。
分析、解答化学反应速率与化学平衡图像题的三个步骤
第一步：看图像
一看面——横坐标、纵坐标代表的量(如纵坐标是反应物百分含量，还是反应物的转化率等)，
确定坐标值与化学量的正变与负变关系。
二看线——曲线的走向、变化趋势(斜率大小、升与降、平与陡、渐变与突变、连续与断变、
转折等)，同时对走势有转折变化的曲线，要分段进行分析，找出各段曲线的变化趋势及含
义。例如，升高温度，v吸 增加得多，v放 增加得少；增大反应物浓度，v正 突变，v逆 渐变。
三看点——起点(分清反应物、生成物。浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般
生成物多数以原点为起点)，终点(终点是否达到平衡)，转折点(转折点前后影响的主要因素
不同)等；此外还有顶点、拐点、交叉点、平衡点等都要认真分析。
四看辅助线——要不要作等温线、等压线，讨论单变量。
五看量——一般标出具体数值的量在解题中都会用到。
第二步：想规律
在看清图的基础上，根据坐标x轴的变化，确定y轴的变化，结合外因对化学反应速率、化
学平衡的影响因素分析变化的本质原因。
第三步：作判断
看条件(T，p，c)
→同结果正确，不同则错。
一、反应进程类图像(横坐标为时间t)
1．在一密闭容器中发生反应：N(g)＋3H(g)2NH (g) ΔH＜0，达到平衡后，只改变某
2 2 3
一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。
回答下列问题：
(1)处于平衡状态的时间段是____________(填字母，下同)。A．t～t B．t～t
0 1 1 2
C．t～t D．t～t
2 3 3 4
E．t～t F．t～t
4 5 5 6
(2)判断t、t、t 时刻分别改变的一个条件。
1 3 4
A．增大压强 B．减小压强
C．升高温度 D．降低温度
E．加催化剂 F．充入氮气
t 时刻__________；t 时刻________；t 时刻______。
1 3 4
(3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是__________。
A．t～t B．t～t
0 1 2 3
C．t～t D．t～t
3 4 5 6
(4)如果在t 时刻，从反应体系中分离出部分氨，t 时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反
6 7
应速率的变化曲线。
答案 (1)ACDF (2)C E B (3)A
(4)
解析 (1)根据图示可知，t ～t 、t ～t 、t ～t 、t ～t 时间段内，v 、v 相等，反应处于平
0 1 2 3 3 4 5 6 正 逆
衡状态。
(2)t 时，v 、v 同时增大，且v 增大的更快，平衡向逆反应方向移动，所以t 时改变的条
1 正 逆 逆 1
件是升温；t 时，v 、v 同时增大且增大程度相同，平衡不移动，所以 t 时改变的条件是
3 正 逆 3
加催化剂；t 时，v 、v 同时减小，且v 减小的更快，平衡向逆反应方向移动，所以t 时
4 正 逆 正 4
改变的条件是减小压强。
(3)根据图示知，t ～t 、t ～t 时间段内平衡均向逆反应方向移动，则NH 的含量均比t ～t
1 2 4 5 3 0 1
时间段内的低，所以t～t 时间段内NH 的百分含量最高。
0 1 3
(4)t 时刻分离出部分NH ，v 立刻减小，而v 逐渐减小，在t 时刻二者相等，反应重新达
6 3 逆 正 7
到平衡，据此可画出反应速率的变化曲线。
在分析v－t图像时，要特别注意反应速率的变化，即 v 、v 是都增大了还是都减小了(条
正 逆
件改变的瞬间，v 、v 的起点与原平衡点不重合)，还是一个增大(或减小)而另一个不变(条
正 逆
件改变的瞬间，v 、v 中不变的那个，起点与原平衡点重合)。
正 逆
2．已知：反应为mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)。
(1)T<T，正反应为放热反应。
1 2
(2)
p<p，正反应为气体体积增大的反应。
1 2
(3)
图中a 使用催化剂；或者增大压强，此时m＋n＝p＋q。
3．现将一定量NO 气体充入恒容密闭容器中，控制反应温度为 T ℃[N O(g)2NO (g)
2 4 1 2 4 2
ΔH>0]，c(N O)随t(时间)变化曲线如图，画出0～t 时段，c(NO )随t变化曲线。保持其他条
2 4 2 2
件不变，改变反应温度为T(T＞T)，再次画出0～t 时段，c(NO )随t变化趋势的曲线。
2 2 1 2 2
答案
解析 根据反应NO(g)2NO (g)，NO 的改变量是NO 的两倍，从NO 的曲线可知其达
2 4 2 2 2 4 2 4
到平衡时减少了0.03 mol·L－1，则NO 从0升高到平衡时的0.06 mol·L－1，即可画出曲线；
2该反应ΔH>0，保持其他条件不变，随着温度的升高，平衡正向移动，且反应速率增大，达
到平衡的时间缩短，即可画出曲线。
4．对于反应2SiHCl (g)===SiHCl(g)＋SiCl (g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，
3 2 2 4
在323 K和343 K时SiHCl 的转化率随时间变化的结果如图所示。
3
(1)343 K时反应的平衡转化率α＝________%。平衡常数K ＝________(保留2位小数)。
343 K
(2)在343 K下：要提高SiHCl 转化率，可采取的措施是________；要缩短反应达到平衡的
3
时间，可采取的措施有________、________。
(3)比较a、b处反应速率大小：v________v(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v
a b
＝v正 －v逆 ＝ － ，k
正
、k
逆
分别为正、逆反应速率常数，x为物质的
量分数，计算a处的＝________(保留1位小数)。
答案 (1)22 0.02 (2)及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强 (3)大于 1.3
解析 (1)温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，则a点所在曲线代表343 K时
SiHCl 的转化率变化，b点所在曲线代表323 K时SiHCl 的转化率变化。343 K时反应的平
3 3
衡转化率α＝22%。设起始时SiHCl (g)的浓度为1 mol·L－1，则有
3
2SiHCl (g)===SiHCl(g)＋SiCl (g)
3 2 2 4
起始/(mol·L－1) 1 0 0
转化/(mol·L－1) 0.22 0.11 0.11
平衡/(mol·L－1) 0.78 0.11 0.11
则343 K时该反应的平衡常数K ＝＝≈0.02。
343 K
(3)温度越高，反应速率越快，a点温度为343 K，b点温度为323 K，故反应速率：v>v。反
a b
应 速 率 v ＝ v － v ＝ － ， 则 有 v ＝ ， v ＝
正 逆 正 逆
，343 K下反应达到平衡状态时v ＝v ，即 ＝ ，经
正 逆
计算可得SiHCl 、SiHCl 、SiCl 的物质的量分数分别为0.78、0.11、0.11，则有k ×0.782
3 2 2 4 正
＝k ×0.112，＝≈0.02。a处SiHCl 的平衡转化率α＝20%，此时SiHCl 、SiHCl 、SiCl 的
逆 3 3 2 2 4
物质的量分数分别为0.8、0.1、0.1，则有＝ ＝≈1.3。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。
(1)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。
(2)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。
二、恒温(恒压)线
5．反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) ΔH
图像
结论 a＋b>c＋d，ΔH>0 a＋b>c＋d，ΔH>0
6.在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO 、0.1 mol·L－1 CH ，在一定条件下发生反应
2 4
CH(g)＋CO(g)2CO(g)＋2H(g)，测得CH 的平衡转化率与温度、压强的关系如图，下列
4 2 2 4
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．压强为p、温度为1 100 ℃时该反应的平衡常数约为1.64
4
D．压强为p
4
时，在y点：v正 >v逆
答案 A
解析 由图像可知，压强一定时，温度越高，CH 的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，
4
ΔH>0，A项错误；该反应为气体分子总数增加的反应，压强越大，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，甲烷的平衡转化率为
4 3 2 1 4
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 mol·L－1，
4 2
c(CO)＝0.16 mol·L－1，c(H )＝0.16 mol·L－1，平衡常数K＝≈1.64，C项正确；压强为p 时，
2 4
y点未达到平衡，此时v >v ，D项正确。
正 逆此类图像的纵坐标为某物质的平衡浓度或转化率，横坐标为温度或压强，解答此类问题，要
关注曲线的变化趋势，有多个变量时，注意控制变量，即“定一议二”。
三、投料比—转化率相关图像
7．一定条件下，反应：6H(g)＋2CO(g)C HOH(g)＋3HO(g)的数据如图所示。
2 2 2 5 2
下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH＞0
B．达平衡时，v正 (H
2
)＝v逆 (CO
2
)
C．b点对应的平衡常数K值大于c点
D．a点对应的H 的平衡转化率为90%
2
答案 D
解析 升高温度，CO 的平衡转化率减小，平衡向左移动，正反应为放热反应，ΔH＜0，A
2
项错误；达平衡时，v (H )＝3v (CO)，B项错误；升温，平衡左移，b点温度高，其平衡
正 2 逆 2
常数小，C项错误。
8．采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn合金)，利用CO和H 制备二甲醚(DME)。
2
主反应：2CO(g)＋4H(g)CHOCH (g)＋HO(g)
2 3 3 2
副反应：CO(g)＋HO(g)CO(g)＋H(g)
2 2 2
CO(g)＋2H(g)CHOH(g)
2 3
测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。
则催化剂中约为________时最有利于二甲醚的合成。
答案 2.0
解析 由图可知当催化剂中约为2.0时，CO的转化率最大，生成的二甲醚最多。(1)改变投料比相当于增加一种反应物的浓度，另一种反应物的转化率升高，而自身的转化
率降低。(2)当按化学反应方程式的计量数之比投入反应物，各组分的平衡转化率相同，平
衡时产物的体积分数最大。
四、平衡常数K(lg K)与T()关系曲线
9．[2023·湖北，19(5)(6)](5)C H (g)C H (g)＋H·(g)及C H (g)C H (g)＋H·(g)反应的
40 19 40 18 40 11 40 10
ln K(K为平衡常数)随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下，ln K＝－＋c(R为理想
气体常数，c为截距)。图中两条线几乎平行，从结构的角度分析其原因是________。
(6)下列措施既能提高反应物的平衡转化率，又能增大生成 C H 的反应速率的是
40 10
________(填标号)。
a．升高温度 b．增大压强 c．加入催化剂
答案 (5)在反应过程中，断裂和形成的化学键相同 (6)a
解析 (5)图中两条线几乎平行，说明斜率几乎相等，根据ln K＝－＋c(R为理想气体常数，
c为截距)可知，斜率相等，则说明焓变相等，因为在反应过程中，断裂和形成的化学键相同。
(6)由反应历程可知，该反应为吸热反应，升温，反应正向进行，提高了平衡转化率，反应
速率也加快，a符合题意；该反应为正向体积增大的反应，加压，反应逆向进行，降低了平
衡转化率，b不符合题意；加入催化剂，平衡不移动，不能提高平衡转化率，c不符合题意。
10．[2021·全国乙卷，28(3)]McMorris测定和计算了在136～180 ℃范围内下列反应的平衡
常数K 。
p
2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I(g) K
2 p1
2NOCl(g)2NO(g)＋Cl(g) K
2 p2
得到lg K ～和lg K ～均为线性关系，如下图所示：
p1 p2
①由图可知，NOCl分解为NO和Cl，反应的ΔH______0(填“大于”或“小于”)。
2②反应2ICl(g)===Cl(g)＋I(g)的K＝____________(用K 、K 表示)；该反应的ΔH____0(填
2 2 p1 p2
“大于”或“小于”),写出推理过程：_____________________________________。
答案 ①大于 ②K ·K 大于 设T′>T，即<，由图可知：lg K (T′)－lg K (T)>|lg
p1 p2 p2 p2
K (T′)－lg K (T)|＝lg K (T)－lg K (T′)，则：lg[K (T′)·K (T′)]>lg[K (T)·K (T)]，即
p1 p1 p1 p1 p2 p1 p2 p1
K(T′)>K(T)，因此该反应正反应为吸热反应，即ΔH大于0
解析 ①结合图可知，温度越高，越小，lg K 越大，即 K 越大，说明升高温度平衡
p2 p2
2NOCl(g)2NO(g)＋Cl(g)正向移动，则NOCl分解为NO和Cl 反应的ΔH大于0。
2 2
五、多重平衡的复杂图像
11．二甲醚(CHOCH )是一种极具发展潜力的有机化工产品和洁净燃料。CO 加氢制二甲醚
3 3 2
的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为
反应Ⅰ：CO(g)＋H(g)CO(g)＋HO(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1
2 2 2
反应Ⅱ：CO(g)＋3H(g)CHOH(g)＋HO(g) ΔH＝－49.5 kJ·mol－1
2 2 3 2
反应Ⅲ：2CHOH(g)CHOCH (g)＋HO(g) ΔH＝－23.5 kJ·mol－1
3 3 3 2
在2 MPa，起始投料＝3时，CO 的平衡转化率及CO、CHOCH 、CHOH的平衡体积分数
2 3 3 3
随温度变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．反应2CO(g)＋6H(g)CHOCH (g)＋3HO(g)的ΔH＝－73.0 kJ·mol－1
2 2 3 3 2
B．图中X表示CO
C．为提高二甲醚的产率，需要研发在低温区的高效催化剂
D．温度从553 K上升至573 K时，反应Ⅰ消耗的CO 少于反应Ⅱ生成的CO
2 2
答案 C
解析 由盖斯定律知：反应Ⅱ×2＋Ⅲ得反应：2CO(g)＋6H(g)CHOCH (g)＋3HO(g)
2 2 3 3 2
ΔH＝2×(－49.5 kJ·mol－1)＋(－23.5 kJ·mol－1)＝－122.5 kJ·mol－1，A错误；升高温度，反应
Ⅰ正向进行，则CO的平衡体积分数应增大，故Y表示CO，B错误；由图可知，温度从
553 K上升至573 K时，反应Ⅰ消耗的CO 大于反应Ⅱ生成的CO，D错误。
2 2
(1)在多重平衡体系中，某物质的平衡浓度，是所有有关反应的平衡浓度，对各相关反应的
平衡常数都满足。
(2)在计算某反应的平衡常数时，要善于选特殊点计算。只要温度不变，这个平衡常数值可以运用于平衡曲线上的任何一点，选取多曲线的交点，往往能简化计算。
课时精练
1．(2022·广东，13)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 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；由A项分析知随着温度升高平衡正向移
动，水蒸气的物质的量增加，而a曲线表示的物质的物质的量几乎不随温度变化而变化，故
B错误；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；BaSO 是固体，向平衡体系中加入BaSO ，不能改变其浓度，因此平衡不移动，氢
4 4
气的平衡转化率不变，故D错误。
2.(2022·浙江1月选考，19)在恒温恒容条件下，发生反应A(s)＋2B(g)3X(g)，c(B)随时间
的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是( )
A．从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率
B．从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率
C．在不同时刻都存在关系：2v(B)＝3v(X)
D．维持温度、容积、反应物起始的量不变，向反应体系中加入催化剂，c(B)随时间变化关
系如图中曲线乙所示答案 C
3．将 4 mol H 和 2 mol CO 通入 1 L 的反应器中，一定条件下发生反应：2CO(g)＋
2
4H(g)===CHOCH (g)＋HO(g) ΔH，其中CO的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图
2 3 3 2
所示，下列说法正确的是( )
A．ΔH>0
B．p<p
1 2
C．X点和Y点对应的化学平衡常数K(X)<K(Y)
D．在p 和316 ℃时，若将6 mol H 和2 mol CO通入容器中，则平衡时CO的平衡转化率
2 2
大于50%
答案 D
解析 由图可知，压强一定时，温度越高，CO的平衡转化率越低，说明升高温度，平衡向
逆反应方向移动，则正反应为放热反应，即ΔH＜0，故A错误；正反应为气体体积减小的
反应，温度一定时，增大压强，平衡向正反应方向移动，CO的平衡转化率增大，故压强：
p ＞p ，故B错误；X点和Y点对应的温度相同，则化学平衡常数K(X)＝K(Y)，故C错误；
1 2
在p 和316 ℃时，若将6 mol H 和2 mol CO通入容器中，相当于在原平衡的基础上增大氢
2 2
气的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故CO的平衡转化率应大于50%，
故D正确。
4．还原CoO制备Co可通过下列两个反应实现：
Ⅰ.CoO(s)＋H(g)Co(s)＋HO(g)
2 2
Ⅱ.CoO(s)＋CO(g)Co(s)＋CO(g)
2
723 K下，在初始压强相同(均为12.0 kPa)的甲、乙两密闭容器中分别发生反应Ⅰ、反应Ⅱ，
得到部分气体的分压随时间的变化关系如图所示。下列说法错误的是( )
A．甲容器中，10～40 min内用H 表示的平均反应速率v(H )＝0.15 kPa·min－1
2 2
B．增大起始时容器的压强，CoO的平衡转化率增大C．此条件下，选择CO还原CoO的效率更高
D．723 K时，反应Ⅱ的平衡常数K ＝119
p
答案 B
解析 甲容器中，10～40 min内，氢气分压变化为(7.5－3.0) kPa＝4.5 kPa，用氢气表示的平
均反应速率为＝0.15 kPa·min－1，故A正确；根据题给反应方程式，反应前后气体系数之和
相等，增大起始时压强，平衡不移动，CoO的平衡转化率不变，故B错误；根据两个图像
可知，CO还原CoO的速率更快，达到平衡时间更短，CO还原CoO达到平衡时，CO 分压
2
为11.9 kPa，起始压强为12.0 kPa，说明CO还原CoO转化更彻底，因此选择CO还原CoO
的效率更高，故C正确；达到平衡时，CO 分压为11.9 kPa，该反应前后气体系数之和相等，
2
总压强不变，即CO的分压为0.1 kPa，K ＝＝＝119，故D正确。
p
5.某温度下，在容积为2 L的刚性固定容器中加入1 mol环戊烯( )和1 mol I 发生可逆反
2
应 (g)＋I(g) (g)＋2HI(g) ΔH>0，实验测得容器内压强随时间的变化关系如图
2
所示。下列说法错误的是( )
A．0～2 min内，环戊烯的平均反应速率为0.10 mol·L－1· min－1
B．环戊烯的平衡转化率为50%
C．高温低压有利于提高环戊烯的平衡转化率
D．该温度下，反应的平衡常数为K＝2
答案 D
解析 同温同体积下，压强之比等于物质的量之比，根据图中信息及方程式可知，压强增大
0.20倍，消耗0.4 mol环戊烯，所以0～2 min内，环戊烯的平均反应速率为＝0.10 mol·L－1·
min－1，A正确；平衡时，压强增大0.25倍，消耗0.5 mol环戊烯，其平衡转化率为50%，B
正确；该反应为吸热反应，且生成物中气体的系数之和大于反应物中气体系数之和，升高温
度、减小压强有利于提高环戊烯的平衡转化率，C正确；平衡时n(I)＝n(环戊烯)＝n( )
2
＝0.5 mol、n(HI)＝1 mol，该反应的平衡常数为K＝＝1，D错误。
6.在密闭容器中充入 1 mol CO 和 1 mol NO，在一定条件下发生反应 2NO(g)＋
2CO(g)N(g)＋2CO(g)，测得NO的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。实验测得，
2 2
v正 ＝k 正 c2(NO)·c2(CO)，v逆 ＝k 逆 c(N 2 )·c2(CO 2 )(k 正 、k 逆 为速率常数)，下列说法错误的是(
)A．达到平衡后，仅升高温度，k 增大的倍数小于k 增大的倍数
正 逆
B．若密闭容器体积为1 L，在p 压强下，b点＝160
1
C．NO的物质的量：b点>a点
D．逆反应速率：a点>c点
答案 B
7.(2024·合肥模拟)25 ℃时，向恒容容器中加入 A 发生反应：① 2NO(g)===4NO (g)＋
2 5 2
O(g)；②2NO (g)NO(g)。反应体系中NO 、NO 、O 的分压随时间t的变化曲线如图
2 2 2 4 2 5 2 2
所示。下列说法正确的是( )
A．曲线C表示NO 的分压随时间的变化曲线
2
B．25 ℃时，反应②的压强平衡常数K ＝ kPa－1
p
C．当O、NO 的分压相等时，反应②中的NO 转化率为12.5%
2 2 4 2
D．t min后，保持温度和体积不变，再充入NO (g)，则O(g)的分压增大
1 2 2
答案 B
解析 起始时刻NO 分压为40 kPa，发生反应①完全转化为二氧化氮和氧气，氧气分压为
2 5
20 kPa，二氧化氮发生反应②部分转化为四氧化二氮，平衡时二氧化氮分压为16 kPa，A、
B、C分别为NO、NO 、O 的分压随时间t的变化曲线，A错误；
2 5 2 2
2NO (g)NO(g)
2 2 4
起始分压/kPa 80 0
变化分压/kPa 64 32
平衡分压/kPa 16 32
K ＝＝＝ kPa－1，B正确；某时刻O、NO 的分压相等为20 kPa时：
p 2 2 4
2NO (g)NO(g)
2 2 4
起始分压/kPa 80 0
变化分压/kPa 40 20
平衡分压/kPa 40 20二氧化氮的转化率为50%，C错误；t min后，保持温度和体积不变，再充入NO (g)引起②
1 2
化学平衡发生移动，由勒夏特列原理知体系中总的物质的量依然增大，O(g)的物质的量不
2
变，氧气分压减小，D错误。
8．含氮化合物在生活、生产、研究领域至关重要。我国学者在容积不变的刚性容器中按投
料比＝1发生反应2H(g)＋2NO(g)N(g)＋2HO(g) ΔH＝－664.1 kJ·mol－1，不同催化剂
2 2 2
条件下，反应相同时间测得NO转化率与温度的关系如图所示。且研究表明该反应 v＝
kcm(H )·c2(NO)，其中k为速率常数。下列说法错误的是( )
2
A．当使用催化剂乙时，温度高于350 ℃ NO转化率下降是由于反应放热，达到平衡后，
升高温度使平衡逆向移动
B．使用催化剂甲比使用催化剂乙正反应的活化能更低
C．对于反应2H(g)＋2NO(g)N(g)＋2HO(g)，其他条件不变，加压使平衡正向移动
2 2 2
D．T ℃的初始速率为v，当H 转化率为60%时，反应速率为0.064v，由此可知m＝1
1 0 2 0
答案 A
解析 当使用催化剂乙时，温度低于350 ℃时，催化剂的活性随温度升高逐渐增强，反应
速率加快，NO转化率也增大，温度高于350 ℃时，催化剂活性降低甚至失去活性，反应速
率下降，导致NO转化率下降，A错误；单位时间内，使用催化剂甲比使用催化剂乙反应速
率快，NO转化率高，则使用催化剂甲比使用催化剂乙正反应的活化能更低，B正确；设初
始一氧化氮和氢气的物质的量均为1 mol，容器体积为1 L，则初始一氧化氮和氢气的浓度
均为1 mol·L－1，v ＝k×1m×12＝k，当H 转化率为60%时，c(H )＝0.4 mol·L－1，c(NO)＝0.4
0 2 2
mol·L－1，此时的反应速率为0.064v ，则有0.064v ＝k×0.4m×0.42＝v×0.4m×0.42，解得m
0 0 0
＝1，D正确。
9．(2023·湖南校联考模拟)向1 L的恒容密闭容器中加入1 mol X和2 mol Y，发生反应：
X(g)＋2Y(g)2Z(g)，X的转化率α随温度T的变化如图所示(图中不同温度下的转化率是
第5 min数据)。下列说法正确的是( )A．300 ℃时，0～5 min内平均反应速率v(Z)＝0.3 mol·L－1· min－1
B．b、c点对应的v逆 (Y)大小关系：b>c
C．c点时，反应消耗p mol X(p<1)，同时消耗2p mol Z
D．若将容器体积缩小为0.5 L，则c点温度下的α(X)减小
答案 C
解析 a点时，X的转化率为30%，此时生成的 Z为0.6 mol，Z的平均反应速率为 0.12
mol·L－1·min－1，A错误；c点达平衡，反应消耗p mol X，同时消耗2p mol Z，C正确；c
点温度下，压缩体积，即增大压强，平衡正向移动，α(X)增大，D错误。
10．(2023·江苏盐城统考模拟)焦炉煤气(主要成分：CH 、CO 、H 、CO)在炭催化下，使
4 2 2
CH 与CO 重整生成H 和CO。其主要反应为
4 2 2
反应Ⅰ：CH(g)＋CO(g)===2CO(g)＋2H(g) ΔH＝＋247.1 kJ·mol－1
4 2 2 1
反应Ⅱ：H(g)＋CO(g)===CO(g)＋HO(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1
2 2 2 2
反应Ⅲ：C(s)＋CO(g)===2CO(g) ΔH＝＋172 kJ·mol－1
2 3
反应Ⅳ：C(s)＋HO(g)===CO(g)＋H(g) ΔH＝＋131.29 kJ·mol－1
2 2 4
在1×105Pa下、将焦炉煤气以一定流速通过装有炭催化剂的反应管，CH 、CO、H 的相对
4 2
体积和CO 的转化率随温度变化的曲线如图所示。
2
相对体积V(CH)＝、相对体积V(CO或H)＝，下列说法不正确的是( )
4 2
A．温度低于900 ℃时，反应Ⅰ基本不发生
B．850～900 ℃时，主要发生反应Ⅳ
C．增大焦炉煤气流速一定能提高CO的相对体积
D．工业生产上需要研发低温下CH 转化率高的催化剂
4
答案 C解析 从图中可以看出，温度低于900 ℃时，CH 的相对体积基本上是100%，所以反应Ⅰ
4
基本不发生，所以工业生产上需要研发低温下CH 转化率高的催化剂，A、D正确；850～
4
900 ℃时，H 、CO的相对体积都增大，且增大的幅度相近，而CH 的相对体积变化不大，
2 4
所以主要发生反应Ⅳ，B正确；从图中可以看出，4个反应均为生成CO的反应，且都为吸
热反应，所以若想提高CO的相对体积，应选择升高温度，与增大焦炉煤气的流速无关，C
不正确。
11．(1)CO 催化加氢生成乙烯和水的反应中，主要反应为2CO ＋6HC H ＋4HO，理论
2 2 2 2 4 2
计算表明，原料初始组成n(CO)∶n(H )＝1∶3，在体系压强为0.1 MPa，反应达到平衡时，
2 2
四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。
图中，表示C H、CO 变化的曲线分别是______、________。CO 催化加氢合成C H 反应的
2 4 2 2 2 4
ΔH________0(填“大于”或“小于”)。
(2)根据图中点A(440,0.39)，计算该温度时反应的平衡常数K ＝________(MPa)－3(列出计算
p
式，以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
答案 (1)d c 小于
(2)×
解析 (1)由平衡图像结合反应方程式和原始投料n(CO)∶n(H )＝1∶3可得，390 K时物质
2 2
的量分数之比满足1∶3的是c曲线和a曲线，物质的量分数之比满足1∶4的是d曲线和b
曲线，则曲线c表示CO ，曲线a表示H ，曲线d表示C H ，曲线b表示HO；由图像的变
2 2 2 4 2
化趋势可知，升高温度，曲线a、c增大，曲线b、d减小，说明平衡左移，所以正反应放热，
ΔH＜0。
(2)起始投料比 n(CO)∶n(H )＝1∶3，平衡时总压为 0.1 MPa，结合反应方程式可知
2 2
p(CO)∶p(H )＝1∶3，p(C H)∶p(H O)＝1∶4，由图像可知平衡时 p(H )＝p(H O)＝0.1
2 2 2 4 2 2 2
×0.39 MPa，所以p(CO)＝×0.39 MPa，p(C H)＝×0.39 MPa，该温度下的平衡常数K ＝＝
2 2 4 p
(MPa)－3＝×(MPa)－3。
12.在T ℃和T ℃时(T<T)，向恒容容器中投入等物质的量的两种反应物，发生以下反应：
1 2 1 2
HN==C==O(g)＋NH (g)CO(NH)(g)，平衡时lg p(NH )与lg p[CO(NH)]的关系如图所示，
3 2 2 3 2 2
p 为物质的分压(单位为 kPa)。若 v 正 ＝k 正 ×p(HN==C==O)×p(NH 3 )，v 逆 ＝k 逆×p[CO(NH)]。T ℃时，＝________kPa－1。T ℃时此反应的标准平衡常数 Kθ＝
2 2 1 2
________{已知：分压＝总压×该组分物质的量分数，对于反应：dD(g)＋eE(g)gG(g)，Kθ
＝，其中pθ＝100 kPa，p(G)、p(D)、p(E)为各组分的平衡分压}。
答案 1 000 1 000
解析 反应HN==C==O(g)＋NH (g)CO(NH)(g)为放热反应，因为T<T ，故在图中上面
3 2 2 1 2
的那条线是 T 对应的图像，则平衡时 v ＝v ，即 k ×p(HN==C==O)×p(NH )＝k
1 正 逆 正 3 逆
×p[CO(NH)]，代入B点的数据，＝＝ kPa－1＝1 000 kPa－1；根据标准平衡常数的表达式，
2 2
并代入A点的数据，则Kθ＝＝＝1 000。
13．[2023·湖南，16(1)(3)(4)(5)(6)]聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制
得。
Ⅰ.苯乙烯的制备
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①C HC H(g)＋O(g)===8CO(g)＋5HO(g) ΔH＝－4 386.9 kJ·mol－1
6 5 2 5 2 2 2 1
②C HCH===CH(g)＋10O(g)===8CO(g)＋4HO(g) ΔH＝－4 263.1 kJ·mol－1
6 5 2 2 2 2 2
③H(g)＋O(g)===HO(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
2 2 2 3
计算反应④C HC H(g)C HCH==CH(g)＋H(g)的ΔH＝____________kJ·mol－1。
6 5 2 5 6 5 2 2 4
(3)在913 K、100 kPa下，以水蒸气作稀释气、Fe O 作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，
2 3
还会发生如下两个副反应：
⑤C HC H(g)C H(g)＋CH==CH(g)
6 5 2 5 6 6 2 2
⑥C HC H(g)＋H(g)C HCH(g)＋CH(g)
6 5 2 5 2 6 5 3 4
以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性 S(S＝×100%)随乙苯转化率的变
化 曲 线 如 图 所 示 ， 其 中 曲 线 b 代 表 的 产 物 是 ____________________ ， 理 由 是
_________________________________。(4)关于本反应体系中催化剂Fe O 的描述错误的是______________。
2 3
A．X射线衍射技术可测定Fe O 晶体结构
2 3
B．Fe O 可改变乙苯平衡转化率
2 3
C．Fe O 降低了乙苯脱氢反应的活化能
2 3
D．改变Fe O 颗粒大小不影响反应速率
2 3
Ⅱ.苯乙烯的聚合
苯乙烯聚合有多种方法，其中一种方法的关键步骤是某Cu(Ⅰ)的配合物促进C HCHX(引发
6 5 2
剂，X表示卤素)生成自由基C HCH，实现苯乙烯可控聚合。
6 5 2
(5)引发剂C HCHCl、C HCHBr、C HCHI中活性最高的是____________________
6 5 2 6 5 2 6 5 2
________________________________________________________________________。
(6)室温下，①Cu＋在配体L的水溶液中形成[Cu(L) ]＋，其反应平衡常数为K；②CuBr在水
2
中的溶度积常数为 K 。由此可知，CuBr 在配体 L 的水溶液中溶解反应的平衡常数为
sp
__________(所有方程式中计量系数关系均为最简整数比)。
答案 (1)＋118 (3)甲苯 主反应生成的H 能使副反应⑥的平衡正向移动，甲苯的选择性
2
大于苯的选择性 (4)BD (5)C HCHI (6)K·K
6 5 2 sp
解析 (1)根据盖斯定律，将①－②－③可得C HC H(g)C HCH==CH(g)＋H(g) ΔH
6 5 2 5 6 5 2 2 4
＝－4 386.9 kJ·mol－1－(－4 263.1 kJ·mol－1)－(－241.8 kJ·mol－1)＝＋118 kJ·mol－1。(3)生成苯
乙烯的反应为主反应，则苯乙烯的选择性最高，主反应生成的氢气能使副反应⑥的平衡正向
移动，则甲苯的选择性大于苯的选择性，故b代表的产物为甲苯。(4)测定晶体结构最常用
的仪器是X射线衍射仪，A项正确；催化剂不能使平衡发生移动，不能改变乙苯的平衡转
化率，B项错误；催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，C项正确；催化剂颗粒大小
会影响接触面积，会影响反应速率，D项错误。(6)Cu＋在配体L的水溶液中形成[Cu(L) ]＋，
2
则Cu＋＋2L[Cu(L) ]＋的平衡常数K＝；CuBr在水溶液中的溶度积常数K ＝c(Cu＋)·c(Br
2 sp
－)；CuBr在配体L的水溶液中溶解反应为CuBr＋2L[Cu(L) ]＋＋Br－，该反应的平衡常数
2
为＝＝K·K 。
sp
14．(2023·辽宁，18)硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
(1)我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO ·5H O)取精华法”。借助现代仪器
4 2
分析，该制备过程中CuSO ·5H O分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(反映体系热量变化情况，
4 2数值已省略)如图1所示。700 ℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有 SO 、
2
__________和__________(填化学式)。
(2)铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下)，副产物为亚硝基硫酸，主要反应如下：
NO ＋SO ＋HO===NO＋HSO
2 2 2 2 4
2NO＋O===2NO
2 2
ⅰ.上述过程中NO 的作用为__________。
2
ⅱ.为了适应化工生产的需求，铅室法最终被接触法所代替，其主要原因是_______
________________________________________________________________________(答出两
点即可)。
(3)接触法制硫酸的关键反应为 SO 的催化氧化：SO (g)＋O(g)SO (g) ΔH＝－98.9
2 2 2 3
kJ·mol－1
ⅰ.为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值
已略去)与温度的关系如图2所示，下列说法正确的是__________。
a．温度越高，反应速率越大
b．α＝0.88的曲线代表平衡转化率
c．α越大，反应速率最大值对应温度越低
d．可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度
ⅱ.为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化
率关系如图3所示，催化性能最佳的是__________(填标号)。ⅲ.设O 的平衡分压为p，SO 的平衡转化率为α，用含p和α 的代数式表示上述催化氧化反
2 2 e e
应的K ＝__________(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
p
答案 (1)CuO SO (2)ⅰ.催化剂 ⅱ.铅室法制得的产品中存在亚硝基硫酸杂质，生产过
3
程中需使用有毒的氮氧化物 (3)ⅰ.cd ⅱ.d ⅲ.
解析 (1)由图可知，起始时有2.5 mg CuSO ·5H O，其物质的量是0.01 mmol，所含结晶水
4 2
的质量为0.9 mg，则固体质量剩余1.6 mg时所得固体为CuSO ，加热过程中Cu元素的质量
4
不变，则固体质量剩余0.8 mg时所得的固体是CuO，结合题图DSC曲线有两个吸热峰可知，
700 ℃发生的反应为CuSO ―→CuO＋SO 、SO ―→SO ＋O，则生成的氧化物除SO 外，
4 3 3 2 2 2
还有CuO、SO 。(3)ⅰ.根据不同转化率下的反应速率曲线可以看出，随着温度的升高反应
3
速率先加快后减慢，a错误；随着转化率的增大，最大反应速率不断减小，最大反应速率出
现的温度也逐渐降低，c正确。ⅲ.利用平衡分压代替平衡浓度计算平衡常数，反应的平衡常
数K ＝ ＝ ＝ ；设SO 初始量为
p 2
m，则平衡时n(SO )＝m－m·α＝m(1－α)，n(SO )＝m·α，K＝ ＝
2 e e 3 e p
。
