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模板 03 平衡图像原因解释
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识·题型解读 考情分析+命题预测/技巧解读
明 ·模板构建 答题模板 + 技巧点拨
技法01 图像题的一般分析思路 技法02 化工生产中的复杂图像分析
通·模板运用 真题示例+模板答题+变式训练
练 ·模板演练 最新模拟、预测考向
试题以某一反应的图像为载体，主要考查化学反应速率、化学平衡的基本知识，涉及外界条件对化学
平衡的影响，图像的识别与分析问题。此类试题以图像的形式给出实验结果，要求学生利用平衡移动
原理进行分析判断，主要考查学生信息获取与加工、逻辑推理与论证的能力。
第一步 叙述特点 观察图像，描述图像或反应的特点
第二步 找出变化 根据题目给出的条件，对比图像中重要点或线的变化
第三步 得出结论 根据题目要求，得出肯定性结论
技法01 图像题的一般分析思路
1．图像题的一般分析思路
(1)仔细审题
审明各物质的状态（有无固体、液体），明确气体分子数的变化（变大、变小或不变），正反应是吸
热反应还是放热反应。
(2)观察图像
一看面：观察纵坐标（外界条件、时间等）和横坐标（反应速率、平衡转化率、含量等）。二看点：分析重要的点（起点、拐点、终点）的含义。
观察重要的点；
三看线：观察线的走向和变化趋势；
四看辅助线：如等温线、等压线、平衡线；
五看量的变化：如浓度、温度等的变化。
(3)三想方法规律
①三步分析法：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。
②先拐先平数值大：在含量（转化率）—时间曲线中，先出现拐点的反应则先达到平衡，说明该曲线
反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。
③定一议二：当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅
助线。
④想规律做判断：联想化学反应速率、化学平衡移动规律，将图表与原理结合，对照得出结论。
2．三类重要的图像分析模型
以反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，m＋n＞p＋q，且ΔH＞0为例
(1)速率—时间图——注意断点
t 时增大反应物的浓度，正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，而逆反应速率逐渐增大；t 时升高温度，
1 2
对任何反应，正反应和逆反应速率均增大，吸热反应的正反应速率增大较快；t 时减小压强，容器容积增
3
大，浓度变小，正反应速率和逆反应速率均减小；t 时使用催化剂，正反应速率和逆反应速率均瞬间增大。
4
(2)转化率(或含量)—时间图——先拐先平
甲表示压强对反应物转化率的影响，对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之和
的反应，压强越大，反应物的转化率越大；乙表示温度对反应物转化率的影响，对于吸热反应，温度越高，
反应物的转化率越大；丙表示催化剂对反应物转化率的影响，催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反
应物的转化率
(3恒压(温)线——定一议二分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线，即：为等压线或等温线，然后分析另一条件变化对该反应
的影响。
3．特殊平衡图像的分析思路
(1)对于化学反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如图所示：M点前，表示从反应开始，v >v ；M
正 逆
点恰好达到平衡；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点满足v >v ；同理，L线的右下
正 逆
方(F点)满足v ＜v 。
正 逆
技法02 化工生产中的复杂图像分析
除通过图像获取有用信息和对获取的信息进行加工处理外，还需注意以下4点：
1．曲线上的每个点是否都达到平衡
往往需要通过曲线的升降趋势或斜率变化来判断，如果还未达到平衡则不能使用平衡移动原理，只有
达到平衡以后的点才能应用平衡移动原理。如图中虚线表示单位时间内A的产率随温度的升高先增大后减
小，先增大的原因是P点之前反应尚未达到平衡，随温度的升高，反应速率增大，故单位时间内 A的产率
增大。
2．催化剂的活性是否受温度的影响
不同的催化剂因选择性不同受温度的影响也会不同。一般来说，催化剂的活性在一定温度下最高，低
于或高于这个温度都会下降。如图，250～300 ℃时，温度升高而B的生成速率降低的原因是温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低。
3．不同的投料比对产率也会造成影响
可以采用定一议二的方法，根据相同投料比下温度或压强的改变对产率的影响或相同温度或压强下改
变投料比时平衡移动的方向进行判断，确定反应的吸放热或系数和的大小。如图，对于反应 2CO(g)＋
2
6H(g)CHOCH (g)＋3HO(g)。
2 3 3 2
当投料比一定时，温度越高，CO 的转化率越低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。若温度
2
不变，提高投料比[n(H )/n(CO)]，则提高了二氧化碳的转化率。
2 2
4．考虑副反应的干扰或影响
往往试题会有一定的信息提示，尤其温度的改变影响较大。
1．（2024·全国甲卷）CH 与Br 反应生成 ，部分 会进一步溴化。
4 2
(3)少量 可提高生成 的选择性。 时，分别在有 和无 的条件下，将8molCH 和
4
8molBr ，通入密闭容器，溴代甲烷的物质的量(n)随时间(t)的变化关系见下图。
2(ii)从图中找出 提高了 选择性的证据： 。
(ⅲ)研究表明，I 参与反应的可能机理如下：
2
①
②
③
④
⑤
⑥
根据上述机理，分析 提高 选择性的原因： 。
【答案】(3)(ii)5s以后有I 催化的CHBr 的含量逐渐降低，有I 催化的CHBr的含量陡然上升
2 2 2 2 3
(iii)I 的投入消耗了部分CHBr ，使得消耗的CHBr 发生反应生成了CHBr
2 2 2 2 2 31．（2024·安徽卷）【乙烷和乙烯混合气的分离】
(4)通过 修饰的Y分子筛的吸附-脱附。可实现C H 和C H 混合气的分离。 的 与
2 4 2 6
分子的 键电子形成配位键，这种配位键强弱介于范德华力和共价键之间。用该分子筛分离C H 和C H 的
2 4 2 6
优点是 。
(5)常温常压下，将C H 和C H 等体积混合，以一定流速通过某吸附剂。测得两种气体出口浓度(c)与
2 4 2 6
进口浓度(c)之比随时间变化关系如图所示。下列推断合理的是 (填标号)。
0A．前 ，两种气体均未被吸附
B．p点对应的时刻，出口气体的主要成分是C H
2 6
C．a-b对应的时间段内，吸附的C H 逐新被C H 替代
2 6 2 4
2．（2024·山东卷）水煤气是 的主要来源，研究 对 体系制 的影响，涉及主要反应如
下：
回答列问题：
(2)压力p下， 体系达平衡后，图示温度范围内 已完全反应， 在T 温度时完
1
全分解。气相中 ， 和 摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则a线对应物种为 (填化学
式)。当温度高于T 时，随温度升高c线对应物种摩尔分数逐渐降低的原因是 。
11．（2024·湖北卷）用 和焦炭为原料，经反应I、Ⅱ得到 ，再制备乙炔是我国科研人员提
出的绿色环保新路线。
反应I：
反应Ⅱ：
(3)恒压容器中，焦炭与 的物质的量之比为 ， 为载气。 和 下， 产率随时
间的关系曲线依实验数据拟合得到图2(不考虑接触面积的影响)。
①初始温度为 ，缓慢加热至 时，实验表明 已全部消耗，此时反应体系中含 物种
为 。
② 下，反应速率的变化特点为 ，其原因是 。
2．（2024·黑吉辽卷）为实现氯资源循环利用，工业上采用 催化氧化法处理 废气：
。将 和 分别以不同起始流速通入
反应器中，在 和 下反应，通过检测流出气成分绘制 转化率( )曲线，如下图所示(较
低流速下转化率可近似为平衡转化率)。(4)图中较高流速时， 小于 和 ，原因是 。
3．（2024·河北卷）氯气是一种重要的基础化工原料，广泛应用于含氯化工产品的生产。硫酰氯及
1，4-二(氯甲基)苯等可通过氯化反应制备。
（1）硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂，工业上制备原理如下：
。
②恒容密闭容器中按不同进料比充入 和其 ，测定 温度下体系达平衡时的 (
为体系初始压强， ，P为体系平衡压强)，结果如图。
上图中温度由高到低的顺序为 ，判断依据为 。
③下图曲线中能准确表示 温度下 随进料比变化的是 (填序号)。4．（2023·新课标卷）氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。
(4)在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。
其中一种进料组成为 ，另一种为 。(物质i的摩尔分数：
)
①图中压强由小到大的顺序为__________，判断的依据是____________________________。
②进料组成中含有惰性气体 的图是_______。
5．（2023·广东卷）配合物广泛存在于自然界，且在生产和生活中都发挥着重要作用。
（1）某有机物 能与 形成橙红色的配离子 ，该配离子可被 氧化成淡蓝色的配离子
。②完成反应的离子方程式：
(2)某研究小组对（1）中②的反应进行了研究。
用浓度分别为 的 溶液进行了三组实验，得到 随时间t
的变化曲线如图。
① 时，在 内， 的平均消耗速率= 。
②下列有关说法中，正确的有 。
A．平衡后加水稀释， 增大
B． 平衡转化率：
C．三组实验中，反应速率都随反应进程一直减小
D．体系由橙红色转变为淡蓝色所需时间：
6． (2023·辽宁选考节选)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”。借助现代仪器分析，该制
4 2
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，数值已省略)如下图1所
4 2
示。700 ℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有SO 、 ________和 ________(填化学式)。
2
图1图2
(2)接触法制硫酸的关键反应为SO 的催化氧化：
2
SO (g)＋O(g)SO (g) ΔH＝－98.9 kJ·mol－1
2 2 3
(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)。
图3
图4
(3)工业上用浓硫酸吸收SO 。若用水吸收SO 会产生酸雾，导致吸收效率降低。SO 的吸收率与所用
3 3 3
硫酸的浓度、温度的关系如图4所示。
据图分析，最适合的吸收条件；硫酸的浓度 ________，温度 ________。7．一氯甲烷广泛用作溶剂、提取剂、推进剂、制冷剂、甲基化试剂，用于生产农药、医药等。600 K
时，CHCl和HO作用生成CHOH，CHOH可继续反应生成(CH)O。反应原理如下：
3 2 3 3 3 2
①CHCl(g)＋HO(g)CHOH(g)＋HCl(g) ΔH＝＋19 kJ·mol－1
3 2 3 1
②2CHOH(g)(CH)O(g)＋HO(g) ΔH＝－23.5 kJ·mol－1
3 3 2 2 2
(1)对于反应 ②，反应速率与浓度 之间存在如下关系： v ＝k ·c2(CHOH)，v ＝k
正 正 3 逆
·c[(CH )O]·c(H O)，k 、k 为速率常数，只受温度影响，k和温度的关系为Rln k＝Rln A－(E 为活化能，
逆 3 2 2 正 逆 a
k为速率常数，R、A为常数)。下图1中两条直线分别表示ln k 和ln k 与的关系，表示ln k 的是
正 逆 逆
________(填“a”或“b”)，温度为T 时，反应②的平衡常数K＝ ________。
1
图1 图2
(2)在恒温条件下，向2 L恒容密闭容器中，充入1 mol CH Cl和3 mol H O发生反应，甲醇的物质的量
3 2
随时间变化如图2所示：
t 时，水的体积分数为65%，则CHCl的转化率为 ________，反应①的平衡常数K＝ ________[对于
2 3 x
反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，K＝，x为物质的量分数]。
x
8．丙烯作为化工原料，其用量仅次于乙烯，应用丙烷脱氢制丙烯成为丙烯的重要来源，涉及的主要
反应如下：
ⅰ.2C H(g)＋O(g)2C H(g)＋2HO(g) ΔH＝－235.0 kJ·mol－1
3 8 2 3 6 2 1
ⅱ.2C H(g)＋7O(g)6CO(g)＋8HO(g) ΔH＝－2 742.0 kJ·mol－1
3 8 2 2 2
按起始投料比＝将气体匀速通入到恒压(100 kPa)密闭容器中，发生反应ⅰ和反应ⅱ。在相同时间不同
温度(T)下，测得反应过程中C H、O 的转化率变化曲线如右图所示：
3 8 2
M表示 ________(填“C H”或“O”)的转化率随温度变化的曲线；C点后，随着温度升高，主要进行
3 8 2
的反应是 ________(填“ⅰ”或“ⅱ”)。
9．乙酸在催化剂的作用下和氢气反应可生成乙醇，反应体系主要发生如下反应：
Ⅰ.CH COOH(g)＋2H(g)C HOH(g)＋HO(g) ΔH＝－44.2 kJ·mol－1
3 2 2 5 2 1
Ⅱ.CH COOH(g)＋C HOH(g)CH COOC H(g)＋HO(g) ΔH＝－18.4 kJ·mol－1
3 2 5 3 2 5 2 2
Ⅲ.CH COOH(g)＋H(g)CH CHO(g)＋HO(g) ΔH＝＋24.5 kJ·mol－1
3 2 3 2 3在200 kPa反应条件下，将n(H )∶n(CHCOOH)＝10∶1的混合气进行上述反应。平衡时乙酸的转化率、
2 3
产物的选择性S随温度变化如下图所示。
已知：S(CHCOOC H)＝
3 2 5
(1)图中表示乙酸的转化率随温度变化的曲线是 ________。当温度低于340 ℃时，随着温度的升高，
CHCOOC H 选择性变大的原因是 ______________________________________________。
3 2 5
(2)H 和 CHCOOH 反应一段时间后，不改变反应时间和温度，能提高 S(C HOH)的可能措施是
2 3 2 5
________________________(任写一条)。
10．草酸二甲酯(CHOOCCOOCH )的热催化加氢是生产乙二醇(HOCHCHOH)、乙醇酸甲酯
3 3 2 2
(CHOOCCH OH)的重要工艺，主要反应如下：
3 2
Ⅰ.CH OOCCOOCH (g)＋2H(g)CHOOCCH OH(g)＋CHOH(g) ΔH＝－21.8 kJ/mol
3 3 2 3 2 3 1
Ⅱ.CH OOCCH OH(g)＋2H(g)HOCH CHOH(g)＋CHOH(g) ΔH＝－17.1 kJ/mol
3 2 2 2 2 3 2
Ⅲ.HOCH CHOH(g)＋H(g)CHCHOH(g)＋HO(g) ΔH＝－86.7 kJ/mol
2 2 2 3 2 2 3
回答下列问题：
(1)在选定催化剂后研究投料比和压强对反应平衡的影响。测得在473.6 K、1.5 MPa的等温等压条件下，
原料草酸二甲酯的转化率(α )及产物的选择性(S)随投料比的变化关系如图甲所示。
草酸二甲酯
当投料比大于80时，乙醇酸甲酯的选择性降低，原因是 _________________________________。(2)在等压3 MPa、投料比为50的条件下，α 及各产物的选择性(S)随温度变化关系如图乙所示。
草酸二甲酯
当反应温度高于478 K时，乙二醇的选择性降低，原因是 ___________________________；根据图乙数据，
画出乙醇酸甲酯的产率随温度的变化图像(标出产率最高时的数据)。
11．磷石膏是湿法生产磷酸排出的工业废渣，主要成分是 CaSO·2H O。用不同的还原剂可以将CaSO
4 2 4
还原，所得SO 可用于工业生产硫酸。
2
(1)以CO作还原剂，改变反应温度可得到不同的产物。不同温度下反应后所得固体成分的物质的量如
图1所示。在低于800 ℃时主要还原产物为_______；高于800 ℃时CaS减少的原因是______________
____________________(用化学方程式表示)。
(2)以高硫煤为还原剂焙烧 2.5 h，不同条件对硫酸钙转化率的影响如图 2 所示。CaCl 的作用是
2
_________；当温度高于 1 200 ℃时，无论有无 CaCl 存在，CaSO 的转化率趋于相同，其原因是
2 4
__________ _______________________________。
(3)以C作还原剂，向密闭容器中加入相同质量的几组不同C/S值(C与CaSO 的物质的量比)的混合物
4
在1 100 ℃加热，结果如图3所示。当C/S值为0.5时，反应产物为CaO、SO 、CO ；当C/S值大于0.7时，
2 2
反应所得气体中SO 的体积分数不升反降，其可能原因是_______________________________。
2
12．(1)在400 ℃时，向1 L的恒容反应器中充入1 mol CH ，发生反应2CH(g) C H(g)＋2H(g)
4 4 2 4 2
ΔH＝＋202.0 kJ·mol－1，测得平衡混合气体中C H 的体积分数为20.0%。则在该温度下，其平衡常数K＝
2 4___________。按化学平衡移动原理，在图1中画出CH 的平衡转化率与温度及压强(p＞p)的关系曲线。
4 1 2
(2)在制备C H 时，通常存在副反应：2CH(g) C H(g)＋H(g)。在常温下，向体积为1 L的恒容反
2 4 4 2 6 2
应器中充入1 mol CH ，然后不断升高温度，得到图2所示C H 与C H 的体积分数关系。
4 2 4 2 6
①在200 ℃时，测出乙烷的量比乙烯多的主要原因是________________________________。
②在600 ℃后，乙烯的体积分数减少的主要原因是_____________________________________。
13．甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO 和H)在催化剂的作用下合成甲醇，可
2 2
能发生的反应如下：ⅰ、CO(g)＋3H(g) CHOH(g)＋HO(g) ΔH＝－63kJ·mol－1
2 2 3 2 1
ⅱ、CO(g)＋H(g) CO(g)＋HO(g) ΔH==＋36 kJ·mol－1
2 2 2 2
ⅲ、CHOH(g) CO(g)＋2H(g) ΔH＝＋99 kJ·mol－1
3 2 3
一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温
度的关系如图1所示。温度为470 K时，图中P点________(填“是”或“不是”)处于平衡状态。在490 K
之前，甲醇产率随着温度升高而增大的原因是_____________________________________；490 K之后，甲
醇产率下降的原因是________________________________________________。
14．某实验室模拟反应2C(s)＋2NO (g) N(g)＋2CO(g) ΔH＝－64.2 kJ·mol－1，在密闭容器中加
2 2 2
入足量的C和一定量的NO 气体，维持温度为T ℃，如图为不同压强下该反应经过相同时间NO 的转化率
2 2
随着压强变化的示意图。请从动力学角度分析，1 050 kPa前，反应中NO 转化率随着压强增大而增大的原
2
因_____________________________________________；在1 100 kPa时，NO 的体积分数为__________。
2
15．CH—CO 重整反应[CH(g)＋CO(g) 2CO(g)＋2H(g) ΔH>0]在大力推进生态文明建设、“碳
4 2 4 2 2
达峰”、“碳中和”的时代背景下，受到更为广泛的关注。该反应以两种温室气体为原料，可以生成合成
气。如何减少反应过程中的催化剂积碳，是研究的热点之一，某条件下，发生主反应的同时，还发生了积碳反应：
CO歧化：2CO(g) CO(g)＋C(s) ΔH＝－172 kJ·mol－1
2
CH 裂解：CH(g) C(s)＋2H(g) ΔH＝＋75 kJ·mol－1
4 4 2
(1)对积碳反应进行计算，得到温度和压强对积碳反应中平衡碳量的影响图(图a和图b)，其中表示温度
和压强对CH 的裂解反应中平衡碳量影响的是______________(填字母)，理由是____________________
4
_______________________________。
(2)实验表明，在重整反应中，低温、高压时会有显著积碳产生，由此可推断，对于该重整反应而言，
其积碳主要由__________反应产生。综合以上分析，为抑制积碳产生，应选用高温、低压条件。
16．CO 催化加氢合成二甲醚是一种CO 的转化方法，其过程中主要发生下列反应：
2 2
反应Ⅰ：CO(g)＋H(g)===CO(g)＋HO(g) ΔH＝41.2 kJ·mol－1
2 2 2
反应Ⅱ：2CO(g)＋6H(g)===CH OCH (g)＋3HO(g) ΔH＝－122.5 kJ·mol－1
2 2 3 3 2
在恒压、CO 和H 的起始量一定的条件下，CO 平衡转化率和平衡时CHOCH 的选择性随温度的变化
2 2 2 3 3
如图。
其中：CHOCH 的选择性＝×100%
3 3
(1) 温 度 高 于 300 ℃ ， CO 平 衡 转 化 率 随 温 度 升 高 而 上 升 的 原 因 是
2
__________________________________________。
(2)220 ℃时，在催化剂作用下CO 与H 反应一段时间后，测得CHOCH 的选择性为48%(图中A点)。
2 2 3 3
不改变反应时间和温度，一定能提高CHOCH 选择性的措施有______________________________。
3 3
17．汽车使用乙醇汽油并不能减少NO 的排放，某研究小组在实验室以耐高温试剂Ag－ZSW－5催化，
x
测得NO转化为N 的转化率随温度变化情况如下图所示
2(1)若不使用 CO，温度超过 775 K，发现 NO 的分解率降低，其可能的原因为________________
_________________。
(2)用平衡移动原理解释为什么加入CO后NO转化为N 的转化率增大：
2
__________________________________________________________________________________。
18．将甲醇转化耦合到丁烯裂解过程中生产丙烯，主要涉及下列反应：
①2C H(g) 2C H(g)＋C H(g) ΔH＞0
4 8 3 6 2 4
②2CH OH(g) C H(g)＋2HO(g) ΔH＜0
3 2 4 2
③C H(g)＋C H(g) 2C H(g) ΔH＜0
2 4 4 8 3 6
已知：甲醇吸附在催化剂上，可以活化催化剂；甲醇浓度过大也会抑制丁烯在催化剂上的转化
n(CH OH) n(CH OH)
(1)图1是C H 及某些副产物的产率与 3 的关系曲线。最佳的 3 约为_________
3 6 n(C H ) n(C H )
4 8 4 8
(2)图2是某压强下，将CHOH和C H 按一定的物质的量之比投料，反应达到平衡时C H 的体积分数
3 4 8 3 6
随温度的变化曲线。由图可知平衡时 C H 的体积分数随温度的升高呈现先升高后降低，其原因可能是
3 6
___________________________________________________________________________。
