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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
【答案】(4)4s空轨道 识别度高，能有效将C H 和C H 分离，分离出的产物中杂质少，纯度较高
2 4 2 6
(5)BC
【第三步 得出结论】
a点处C H 的=1，说明此时C H 不再吸附在吸附剂上，而a点后C H 的>1，说明原来吸附在吸附剂上的
2 6 2 6 2 6
C H 也开始脱落，同时从图中可知，a点后一段时间，C H 的仍为0，说明是吸附的C H 逐渐被C H 替代，
2 6 2 4 2 6 2 4
p点到b点之间，吸附的C H 仍在被C H 替代，但是速率相对之前有所减小，同时吸附剂可能因吸附量有
2 6 2 4
限等原因无法一直吸附C H ，因此p点后C H 的也逐步增大，直至等于1，此时吸附剂不能再吸附两种物
2 4 2 4
质，C正确。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 。
1
【答案】(2)H 当温度高于T ，CaCO (s)已完全分解，只发生反应Ⅱ，温度升高，反应Ⅱ逆向移动，所
2 1 3
以CO 的摩尔分数减小。
2
【解析】(2)图示温度范围内C(s)已完全反应，则反应Ⅰ已经进行完全，反应Ⅱ和Ⅲ均为放热反应，从开始
到T ，温度不断升高，反应Ⅱ和Ⅲ逆向移动，依据反应Ⅱ，H 量减小，摩尔分数减小，CO量升高，摩尔
1 2
分数，且二者摩尔分数变化斜率相同，所以a曲线代表H 的摩尔分数的变化，则c曲线代表CO 的摩尔分
2 2
数随温度的变化，开始到T ，CO 的摩尔分数升高，说明在这段温度范围内，反应Ⅲ占主导，当温度高于
1 2
T，CaCO (s)已完全分解，只发生反应Ⅱ，所以CO 的摩尔分数减小。
1 3 2
1．（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 。
【答案】(3)①BaO
②速率不变至BaC 产率接近100% 容器中只有反应Ⅱ：BaO(s)+3C(s) BaC (s)+CO(g)，反应条件恒
2 2
温1823K、恒压，且该反应只有CO为气态，据 可知，CO的压强为定值，所以化学反应速率不
变
【解析】(3)①由图2可知，1400K时，BaC 的产率为0，即没有BaC ，又实验表明BaBO 已全部消耗，所
2 2 3
以此时反应体系中含Ba物种为BaO；
②图像显示，1823K时BaC 的产率随时间由0开始呈直线增加到接近100%，说明该反应速率为一个定值，
2
即速率保持不变；1400K时碳酸钡已全部消耗，此时反应体系的含钡物种只有氧化钡，即只有反应Ⅱ：
BaO(s)+3C(s) BaC (s)+CO(g)，反应条件恒温1823K、恒压，且该反应只有CO为气态，据 可
2知，CO的压强为定值，所以化学反应速率不变。
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 。
【答案】(4)流速过快，反应物分子来不及在催化剂表面接触而发生反应，导致转化率下降，同时，T3温
度低，反应速率低，故单位时间内氯化氢的转化率低。
【解析】(4)图中在较高流速下，T 温度下的转化率低于温度较高的T 和T，主要是流速过快，反应物分
3 1 2
子来不及在催化剂表面接触而发生反应，导致转化率下降，同时，T 温度低，反应速率低，故单位时间内
3
氯化氢的转化率低。
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)。
【答案】(1)②该反应正反应放热，且气体分子数减小，反应正向进行时，容器内压强减小，从 到 平衡
时 增大，说明反应正向进行程度逐渐增大，对应温度逐渐降低
③D
【解析】(1)②该反应的正反应为气体体积减小的反应，因此反应正向进行程度越大，平衡时容器内压强
越小， 即越大。从 到 ， 增大，说明反应正向进行程度逐渐增大，已知正反应为放热反应，则温
度由 到 逐渐降低，即 。
③③由题图甲中M点可知，进料比为2时， ，结合“三段式”，以及 时化学平衡常数可知，进料比为0.5时， 也为 ，曲线D上存在（0.5，60）。本题也可以快解：根据“等效平衡”原理，
该反应中 和 的化学计量数之比为 ，则 和 的进料比互为倒数(如2与0.5)时， 相等。
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_______。
【答案】(4)① 合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大
②图4
【解析】(4)①合成氨的反应中，压强越大越有利于氨的合成，因此，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。
由图中信息可知，在相同温度下，反应达平衡时氨的摩尔分数 ，因此，图中压强由小到大的顺序
为 ，判断的依据是：合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。
②对比图3和图4中的信息可知，在相同温度和相同压强下，图4中平衡时氨的摩尔分数较小。在恒压下
充入情性气体 ，反应混合物中各组分的浓度减小，各组分的分压也减小，化学平衡要朝气体分子数增大
的方向移动，因此，充入情性气体 不利于合成氨，进料组成中含有情性气体 的图是图4。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：
【答案】(1)②HNO
2
(2)5×10-5mol·L-1·min-1 A、B
【解析】(1)②根据原子守恒可知离子方程式中需要增加HNO。
2
(2)①浓度分别为 的 溶液，反应物浓度增加，反应速率增大，据此可知三者对应的曲线分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ； 时，在 内，观察图像可知 的
平均消耗速率为 ；
②A．对于反应 HNO ，加水稀释，平衡往粒子数增加的方向移动，
2
含量增加， 含量减小， 增大，A正确；
B． 浓度增加， 转化率增加，故 ，B正确；
C．观察图像可知，三组实验反应速率都是前期速率增加，后期速率减小，C错误；
D．硝酸浓度越高，反应速率越快，体系由橙红色转变为淡蓝色所需时间越短，故 ，D错误；
故选AB。
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 ________。
【答案】 (1)CuO SO (2)(ⅰ)cd (ⅱ)d (3)98.3% 60 ℃
3
【解析】 (1)根据图1的热重曲线所示，在700 ℃左右会出现两个吸热峰，说明此时CuSO 发生热分解反
4
应，从TG图像可以看出，质量减少量为原CuSO 质量的一半，说明有固体CuO剩余，还有其他气体产出，
4
此时气体产物为SO 、SO 、O ，可能出现的化学方程式为3CuSO =====3CuO＋2SO ↑＋SO ↑＋O↑，结合
2 3 2 4 2 3 2
反应中固体产物质量和气体产物质量可以确定，该反应的产物为 CuO、SO 、SO 、O ，故答案为CuO、
2 3 2
SO 。(2)(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速率先加快后减慢，a错误；
3
相同温度下存在α＝0.9、α＝0.92，故α＝0.88的曲线不能代表平衡转化率，b错误；从图像可以看出随着
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；从图像可以看出
随着转化率的增大，最大反应速率出现的温度也逐渐降低，这时可以根据不同转化率选择合适的反应温度
以减少能源的消耗，d正确。故答案选cd。(ⅱ)为了提高催化剂的综合性能，科学家对催化剂进行了改良，从图3中可以看出标号为d的催化剂V－K－Cs－Ce对SO 的转化率最好，产率最佳，故答案选d。(3)由
2
图4可知，最适合吸收三氧化硫的浓硫酸质量分数为98.3%，最适合吸收的温度为60 ℃，此时SO 吸收率
3
最高。
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
【答案】 (1)a 1 (2)50%
【解析】 (1)反应②放热，达到平衡后升温会逆向移动，升温逆反应速率增大更多，根据题图可知，ln k
应该是直线a。温度为T 时，k ＝k ，而平衡时，v ＝v ，则根据速率与浓度之间关系得到K＝1。(2)
逆 1 正 逆 正 逆
两个反应在反应前后气体分子总数均不变，因此平衡后气体总的物质的量仍为4 mol，可得出HO的物质的
2
量为2.6 mol，而CHOH有0.3 mol，则CHCl、CHOCH 、HCl共有1.1 mol，根据氧原子守恒，可得出
3 3 3 3
CHOCH 为0.1 mol，再根据碳原子守恒，CHCl为0.5 mol，由氯原子守恒又能算出HCl为0.5 mol，则
3 3 3
CHCl减少了0.5 mol，即可算出CHCl的转化率×100%＝50%；平衡时各物质的物质的量共4 mol，各物质
3 3
的物质的量分数代入反应①的平衡常数表达式可得：K＝＝。
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”)。
【答案】 O ⅰ
2
【解析】 起始投料比＝，根据反应式可知O 的最大转化率会更高，M表示O 转化率随温度变化的曲线；
2 2
ⅰ、ⅱ均为放热反应，C点后，随着温度升高平衡会发生逆向移动，主要进行的反应是ⅰ反应，因为起始
投料＝，C点后C H 和O 转化率相同，故主要进行反应ⅰ。
3 8 2
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)。
【答案】 (1)L 经分析，L 、L 分别代表CHCHO、CHCHOH的选择性随温度变化的曲线；随着温度
3 1 2 3 3 2
的升高，反应Ⅰ、Ⅱ的平衡均逆向移动且反应Ⅰ逆向移动程度大于反应Ⅱ，反应Ⅲ的平衡正向移动程度不
大，所以340 ℃之前，随着温度的升高，CHCOOC H 的选择性变大
3 2 5(2)增大压强或选择合适的催化剂
【解析】 (1)反应Ⅰ为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，C HOH的选择性下降，反应Ⅲ为吸热反应，
2 5
升高温度，平衡正向移动，CHCHO 的选择性上升，即 L 为 CHCHO 的选择性，由于 CHCHO、
3 1 3 3
CHCHOH、CHCOOC H 的选择性相加为1，即L 为CHCHOH的选择性，综上L 为乙酸的转化率随温
3 2 3 2 5 2 3 2 3
度变化的曲线；随着温度的升高，反应Ⅰ、Ⅱ的平衡均逆向移动，且反应Ⅰ逆向移动程度大于反应Ⅱ，反
应Ⅲ的平衡正向移动程度不大，所以340 ℃之前，随着温度的升高，CHCOOC H 的选择性变大。(2)反应
3 2 5
Ⅱ、Ⅲ均为气体分子数相等的反应，即压强的变化对平衡移动无影响，Ⅰ为气体分子数减小的反应，增大
压强，平衡正向移动，S(C HOH)增大，选择合适的催化剂也能增大S(C HOH)。
2 5 2 5
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)。
【答案】 (1)增大投料比，反应Ⅱ平衡正向移动，乙醇酸甲酯的选择性降低
(2)温度升高，副反应Ⅲ发生，乙醇选择性提高，导致乙二醇选择性降低 图见解析
【解析】 (1)增大投料比，反应Ⅰ反应平衡正向移动，乙醇酸甲酯产量升高，所以反应Ⅱ平衡也正向移动，
乙醇酸甲酯的选择性降低。(2)温度升高，副反应Ⅲ发生，乙醇选择性提高，导致乙二醇选择性降低，乙醇
酸甲酯的产率随温度的变化图像如图。
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【答案】(1)CaS CaS＋3CaSO=====4CaO＋4SO ↑
4 2
(2)作催化剂 两种情况下反应均达到平衡状态，催化剂CaCl 不改变平衡状态
2
(3)CO 高温下与过量C反应生成CO，使气体总体积增大(或部分转化为其他含S物质)
2
【解析】(1)由图示可知，在低于800 ℃时，还原的主要产物为CaS，在高于800 ℃ 时，得到的主要产物为
CaO，则此时是CaS与CaSO 反应生成CaO。(2)由图2可看出，在高于1 200 ℃时，加入CaCl 与不加入
4 2
CaCl 时CaSO 的转化率相同，但较低温度下加入CaCl 时转化率高，故CaCl 的作用为催化剂。(3)当C/S
2 4 2 2
值大于0.7时，原料中的还原剂C的含量增加，则高温下过量的C与CO 发生反应CO ＋C高温,2CO，从
2 2
而使得气体总体积增大。
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_____________________________________。
【答案】(1)0.25 如图所示
(2)①在200 ℃时，乙烷的生成速率比乙烯的快
②在600 ℃后，乙烯开始分解为碳和氢气
解析：(1)设平衡时转化的CH 的物质的量为2x mol，根据三段式法进行计算：
4
2CH(g)C H(g)＋2H(g)
4 2 4 2
起始/mol 1 0 0
转化/mol 2x x 2x
平衡/mol 1－2x x 2x
则×100%＝20.0%，解得x＝0.25，则平衡时CH 、C H 、H 的物质的量浓度分别为 0.50 mol·L－1、0.25
4 2 4 2
mol·L－1和0.50 mol·L－1，则K＝＝0.25。该反应为吸热反应，升高温度，CH 的平衡转化率增大；该反应为
4
气体分子数增大的反应，温度相同时增大压强，CH 的平衡转化率降低，据此画出图像。(2)①题图中200
4
℃时乙烷的量比乙烯多，这是因为该条件下乙烷的生成速率比乙烯的快。②在600 ℃后，乙烯的体积分数减少，主要是因为乙烯发生了分解反应。
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________________________________________________。
【答案】不是 温度越高化学反应速率越快；升高温度，反应ⅰ逆向移动、催化剂活性降低
【解析】温度为470 K时，图中P点不是处于平衡状态。在490 K之前，甲醇产率随着温度升高而增大的原
因是温度越高化学反应速率越快；490 K之后，甲醇产率下降的原因是升高温度，反应ⅰ逆向移动、催化剂
活性降低
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
【答案】1 050 kPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO 转化率提高 50%
2
【解析】根据示意图，1 050 kPa前，反应未达到平衡，随着压强增大，反应速率增大，NO 的转化率加快；
2
假设通入1 mol NO ，
2
2C(s)＋2NO (g) N(g)＋2CO(g)
2 2 2
起始/mol 1 0 0
变化/mol 0.4 0.2 0.4
平衡/mol 0.6 0.2 0.4
1 100 kPa时，NO 的体积分数为×100%＝50%。
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。
【答案】(1)a CH 的裂解反应为体积增大的吸热反应，减小压强或升高温度，平衡正移，即高温低压有利
4
于反应正向进行，平衡碳量增大，与图a相符
(2)CO歧化
【解析】(1)甲烷的裂解反应为气体体积增大的吸热反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，平衡碳量减
小，升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡碳量增大，由图可知，图 a中温度升高或降低压强时，平衡
碳量增大，则图a表示温度和压强对甲烷裂解反应中平衡炭量的影响。
(2)由在重整反应中，低温、高压时会有显著积碳产生可知，产生积碳的反应为气体体积减小的放热反应，
由题给化学方程式可知，积碳主要是由一氧化碳的歧化反应产生。
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
【答案】(1)反应Ⅰ的ΔH>0，反应Ⅱ的ΔH<0，温度升高使CO 转化为CO的平衡转化率上升，使CO 转化
2 2
为CHOCH 的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度
3 3
(2)增大压强、使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂
【解析】(1)反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，当升高温度时，反应Ⅰ平衡正向移动，CO 转化为
2
CO的平衡转化率上升，反应Ⅱ平衡逆向移动，CO 转化为CHOCH 的平衡转化率下降，且上升幅度超过
2 3 3
下降幅度。(2)反应Ⅰ是气体分子数不变的反应，反应Ⅱ是气体分子数减小的反应，所以可以通过加压使反
应Ⅱ平衡正向移动，或者加入有利于反应Ⅱ进行的催化剂。
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
__________________________________________________________________________________。
【答案】(1)该反应放热，升高温度，反应向逆反应方向进行
(2)加入的CO会与NO的分解产物O 发生反应，促进NO分解平衡向生成N 的方向移动，导致NO转化
2 2
率升高
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
___________________________________________________________________________。
【答案】(1)1.0
(2)300～500 ℃时，丁烯裂解(反应①)为主要反应，是吸热反应，升高温度，平衡正移，使C H 的体积分数
3 6
增大；温度高于500 ℃时，反应②③均为主要反应，是放热反应，升高温度，平衡逆移，使C H 的体积分
3 6
数降低，同时温度升高易发生副反应，C H 可能转化为C H 、C H 、C H 、C等，使C H 的体积分数降
3 6 2 4 3 8 4 10 3 6
低
n(CH OH)
解析：(1)由图1可知当 3 约为1.0时C H 的产率是最高的。
n(C H ) 3 6
4 8
(2)由图2可知，300～500 ℃时，丁烯裂解(反应①)为主要反应，是吸热反应，升高温度，平衡正移，使
C H 的体积分数增大；温度高于500 ℃时，反应②③均为主要反应，是放热反应，升高温度，平衡逆移，
3 6
使C H 的体积分数降低，同时温度升高易发生副反应，C H 可能转化为C H 、C H 、C H 、C等，使
3 6 3 6 2 4 3 8 4 10
C H 的体积分数降低。
3 6
