热点专项化学反应速率和化学平衡的图像（原卷版）_05高考化学_2025年新高考资料_二轮复习_上好课2025年高考化学二轮复习讲练测（新高考通用）3379109_主题三化学反应原理

热点专项 化学反应速率和化学平衡的图像 目录 01考情透视·目标导航............................................................................................................................ 02知识导图·思维引航............................................................................................................................ 03核心精讲·题型突破............................................................................................................................ 题型一 化学反应速率与化学平衡图象.................................................................................... 【真题研析】....................................................................................................................................................... 【核心精讲】....................................................................................................................................................... 1．物质的量(浓度)、速率——时间图像.......................................................................................................... 2．含量(或转化率)—时间—温度(压强)图像.................................................................................................... 3．恒温(压)图像分析........................................................................................................................................... 4．“四步法”妙解图表题................................................................................................................................. 【命题预测】....................................................................................................................................................... 考向1化学反应速率图像................................................................................................................................... 考向2化学平衡图像............................................................................................................................................ 题型二 多重平衡的复杂图象.......................................................................................................................... 【真题研析】....................................................................................................................................................... 【核心精讲】....................................................................................................................................................... 1．解答复杂图像题应注意的几个要点............................................................................................................. 2．结合图像分析实际生产中反应的最佳条件................................................................................................. 【命题预测】....................................................................................................................................................... 考点要求 考题统计 考情分析 化学反应 2024· 海南卷，7，2分；2024·安 速率与化 徽卷，12，3分；2024· 重庆卷， 速率与平衡比较抽象，为了使抽象问题直 学平衡图 14，3分；2024·山东卷，15，4 观化与可视化，常借助于图象加深理解和分；2023•湖南卷，13，3分； 进行诠释。近年来化学反应速率和化学平 象 2022•湖南选择性卷，14，3分； 衡图象分析类试题常涉及题型有：含量-时 2022•广东选择性卷，15，3分； 间-温度(压强)图象、恒温、恒压曲线等。 命题主要体现化学与生活、生产和科技的 联系。预计2025年仍会延续以往的命题风 2024·辽吉黑卷，10，3分；2024· 格，注重考查从图象中获取有效信息，分 多重平衡 湖南卷，14，3分；2024·广西 析解决化学平衡影响因素、平衡常数、转 的复杂图 卷，1，3分；2024·江苏卷，13， 化率、产率等。 象 3分；2023•江苏卷，13，3分； 2022•江苏卷，13，3分； 题型一 化学反应速率与平衡图象 1．(2024· 海南卷，7，2分)已知298K，101kPa时，CO(g)＋3H(g) CHOH(g)＋HO(g) 2 2 3 2 ΔH=-49.5 kJ·mol−1。该反应在密闭的刚性容器中分别于T、T 温度下进行，CO 的初始浓度为 ， 3 1 2 2 c(CO)-t关系如图所示。下列说法错误的是( ) 2A．T＞T 1 2 B．T 下反应达到平衡时c(CHOH)=0.15mol·L-1 1 3 C．使用催化剂1的反应活化能比催化剂2的大 D．使用催化剂2和催化剂3的反应历程相同 2．(2024·安徽卷，12，3分)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 4 SeO2-浓度随时间变化关系如下图。 4 实验序号 水样体积/ mL 纳米铁质量/ mg 水样初始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(SeO 2-)=2.0mol·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 3．(2024· 重庆卷，14，3分)醋酸甲酯制乙醇的反应为：CHCOOCH (g)＋2H(g) CHCHOH(g) 3 3 2 3 2 ＋CHOH(g)。三个 恒容密闭容器中分别加入 醋酸甲酯和 氢气，在不同温度下，反应t分 3 钟时醋酸甲酯物质的量n如图所示。下列说法正确的是( )A．该反应的ΔH＞0 B．容器甲中平均反应速率 C．容器乙中当前状态下反应速率v ＜v D．容器丙中乙醇的体积分数为 正 逆 4．(2024·山东卷，15，4分) (双选)逆水气变换反应：CO(g)＋H(g) CO(g)＋HO(g) ΔH＞0。 2 2 2 一定压力下，按CO，H 物质的量之比n(CO)：n(H )=1：1投料，T、T 温度时反应物摩尔分数随时间变 2 2 2 2 1 2 化关系如图所示。已知该反应的速率方程为v=kc0.5(H )c(CO)，T、T 温度时反应速率常数k分别为k、 2 2 1 2 1 k。下列说法错误的是( ) 2 A．k＞k 1 2 B．T、T 温度下达平衡时反应速率的比值： 1 2 C．温度不变，仅改变体系初始压力，反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变 D．T 温度下，改变初始投料比例，可使平衡时各组分摩尔分数与T 温度时相同 2 1 5．(2023•湖南卷，13，3分)向一恒容密闭容器中加入1molCH 和一定量的HO，发生反应：CH(g)+ 4 2 4 HO(g) CO (g)+ 3H (g)。CH 的平衡转化率按不同投料比 随温度的变化曲线如图所示。 2 2 4 下列说法错误的是( )A．x＜x 1 2 B．反应速率：v ＜vc 正b 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 ，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态 6．(2023•江苏卷，13，3分)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为 CO(g)＋4H(g)=CH (g)＋2HO(g) ΔH＝-164.7kJ·mol−1 2 2 4 2 CO(g)＋H(g)=CO(g)＋HO(g) ΔH＝41.2kJ·mol−1 2 2 2 在密闭容器中， 、 时，CO 平衡转化率、在催化剂作用下 2 反应相同时间所测得的CO 实际转化率随温度的变化如题图所示。CH 的选择性可表示为 2 4 。下列说法正确的是( )A．反应2CO(g)＋2H(g)=CO (g)＋CH(g)的焓变ΔH＝-205.9kJ·mol−1 2 2 4 B．CH 的平衡选择性随着温度的升高而增加 4 C．用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530℃ D．450℃时，提高 的值或增大压强，均能使 平衡转化率达到X点的值 1．反应速率、平衡图像题解题模型 2．解答化学反应速率图像题的方法思路 (1)看面：认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理相联系。(2)看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平。 (3)看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如起点、终点、交点、折点、最高点、最低点。 例如，在浓度—时间图像中，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行 推理判断。 (4)看变化趋势：在速率—时间图像上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变、大变 和小变。例如，升高温度，v(吸)大增，v(放)小增；增大反应物浓度，v(正)突变，v(逆)渐变。 1 ．物质的量 ( 浓度 ) 、速率——时间图像 (1)速率—时间 如N＋3H 2NH ΔH<0， 此类图像定性地揭示了v(正)、v(逆)随时 2 2 3 图像 建立平衡后，加热对速率的影 间(含条件改变对速率的影响)而变化的规律， 响如图。 体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特 征，以及平衡移动的方向。 (2)全程速率— 如Zn与足量盐酸的反 解释原因：AB段(v渐大)，因为是放热 时间图像 应，反应速率随时间的变化出 反应，随反应的进行，温度渐高，导致反应 现如图情况。 速率的渐大；BC段(v渐小)，则主要因为随反 应的进行，溶液中c(H＋)渐小，导致反应速率 渐小。 (3)物质的量(或 例如，某温度时，在定容 (1)由图像得出的信息是 浓度)—时间图 (V L)容器中，X、Y、Z三种物 ①X、Y是反应物，Z是产物； 像 质的物质的量随时间的变化曲 线如图所示。 ②t 时反应达平衡，X、Y没有全部反应。 3 (2)根据图像可进行如下计算： ①某物质的平均速率、转化率，如v(X)＝ mol·L－1·s－1，Y的转化率＝×100%。 ②确定化学方程式中的化学计量数之比 如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n 1 －n)∶(n－n)∶n。 3 2 3 2 2 ．含量 ( 或转化率 )— 时间—温度 ( 压强 ) 图像 已知不同温度或压强下，反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。[以aA(g)＋bB(g) cC(g)中 反应物的转化率α 为例说明] A (1)“先拐先平， 分析反应由开始(起 ①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所 始物质相同时)达到平衡 需时间短，如甲中T＞T。 数值大”原则 2 1 所用时间的长短可推知反 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所 应条件的变化。 需时间短。如乙中p＞p。 1 2 ③若为是否使用催化剂，使用适宜催化剂时，反应 达平衡所需时间短。如图丙中a使用催化剂。 ①图中甲，T＞T，升高温度，α 降低，平衡逆移，正反应为放热反应。 2 1 A ②图乙中，p＞p，增大压强，α 升高，平衡正移，则正反应为气体体积缩小 (2)正确掌握图 1 2 A 的反应。 像中反应规律的 判断方法： ③若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体 体积增大的反应。 当图像中有三个变量时，先确定一个量不变，再讨 (1)定一议二 论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。 解答速率平衡图 一看反应速率是增大还是减小； 像两大方法 (2)三步分析法 二看v 正 、v 逆 的相对大小； 三看化学平衡移动的方向。 3 ．恒温 ( 压 ) 图像分析 该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α)，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类 型如下所示： 如图2所示曲线是其他条件不变时，某反应物的最大转化率(α)与温度(T)的关系曲线，图中标 出的1、2、3、4四个点，表示 v >v 的点是3，表示v T D．3v(d)=2v(e) 1 2 8．在恒温恒容密闭容器中发生反应2H(g)+2NO(g) 2HO(g) +N (g)，N 的瞬时生成速率 2 2 2 2 v=k·cm(H )c2 (NO)。控制NO起始浓度为0.5 mol/L，N 的瞬时生成速率和H 起始浓度的关系如图所示，下 2 2 2 列说法正确的是( )A．由题可知，该反应的速率常数k为15 B．随着H 起始浓度增大，该反应平衡常数增大 2 C．达平衡后，H 和NO的浓度均增加一倍，则NO转化率减小 2 D．H 起始浓度0.2 mol/L，某时刻NO的浓度为0.4 mol/L，则N 的瞬时生成速率为0.24 mol/L 2 2 考向 2 化学 平衡图像 9．(2025·浙江省部分学校高三选考模拟)对于反应NO(g) 2NO (g)，在温度一定时，平衡体系 2 4 2 中NO 的体积分数 随压强的变化情况如图所示。下列说法中，正确的是( ) 2 A．A、D两点对应状态的正反应速率大小关系：v(A)>v(D) B．A、B、C、D、E各点对应状态中，v(正)＜v(逆)的是E C．维持p 不变，E→A所需时间为t，维持p 不变，D→C所需时间为t，则t=t 1 1 2 2 1 2 D．欲使C状态沿平衡曲线到达A状态，从理论上，可由p 无限缓慢降压至p 达成 2 1 10．甲酸(HCOOH)具有液氢储存材料和清洁制氢的巨大潜力，产生氢气的反应为：HCOOH(g) CO(g)＋H(g)，在T℃时，向体积不等的恒容密闭容器中分别加入一定量的HCOOH(g)，反应相同时间， 2 2 测得各容器中甲酸的转化率与容器体积的关系如图所示，其中m、n点反应达平衡。下列说法正确的是( )A．m、p两点中，甲酸的浓度：m＞p B．V：V=1：10 1 2 C．n点时再充入一定量HCOOH(g)，达平衡时甲酸的转化率升高 D．p点时H 的体积分数约为 2 11．温度为T℃，向体积不等的恒容密闭容器中分别加入nmolC H 气体，发生反应：C H (g) 4 10 4 10 C H(g)+H(g)。经过相同的反应时间，测得各容器中C H 的转化率与容器体积的关系如图所示： 4 8 2 4 10 下列说法正确的是( ) A．容器内的压强：p：p=7：9 a b B．由图可知，a、c两点的逆反应速率：c>a C．向b点平衡体系中再充入一定量的C H 气体，重新达到平衡时，C H 的体积分数比原平衡小 4 10 4 10 D．V：V=1：12 1 2 12．[新题型](2025·浙江部分高中高三开学考试)水在超临界状态下呈现许多特殊的性质。一定实验条 件下，测得乙醇的超临界水氧化结果如图甲、乙所示，其中x为以碳元素计的物质的量分数，t为反应时间。 下列说法错误的是( )A．乙醇的超临界水氧化过程中，CO是中间产物，CO 是最终产物 2 B．乙醇的超临界水氧化过程中经历两步反应，第一步速率较快，第二步较慢 C．随温度升高， 峰值出现的时间提前且峰值更高，说明乙醇的氧化速率比CO氧化速率的增长幅 度更大 D．T=550℃条件下，3s~8s区间乙醇的超临界水氧化过程中，v(乙醇)、v(CO)、v(CO)的数值关系为 2 2v(乙醇)-v(CO)=v(CO) 2 13．25 ℃时，向恒容容器中加入A发生反应：①2NO(g)===4NO(g)＋O(g)；②2NO (g) 2 5 2 2 2 NO(g)。反应体系中NO、NO 、O 的分压随时间t的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( ) 2 4 2 5 2 2 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 14．已知反应：2X(1) Y(1)，取等量X，分别在0℃和20℃下，测得其转化率随时间变化的关系 曲线(α-t)如图所示。下列说法正确的是( )A．曲线Ⅰ代表0℃下X的α-t曲线 B．反应进行到66min时，Y的物质的量为0.113mol C．该反应ΔH＞0 D．加入催化剂，X的平衡转化率升高 15．工业上利用硫(S )与CH 为原料制备CS。450℃以上，发生反应：S(g)=4S (g)；通常在600℃以 8 4 2 8 2 上发生反应II：2S(g)+CH (g) CS(g)+2HS(g)，一定条件下，S 分解产生S 的体积分数、CH 与S 反 2 4 2 2 8 2 4 2 应中CH 的平衡转化率与温度的关系如图所示。下列说法一定正确的是( ) 4 A．反应II的正反应为吸热反应 B．在恒温密闭容器中，反应相同时间，温度越低，CH 的转化率越大 4 C．发生反应II温度不低于600℃的原因是：此温度CH 平衡转化率已很高；低于此温度，S 浓度小， 4 2 反应速率慢 D．某温度下若S 完全分解成S，在密闭容器中，n(S )∶n(CH)=2∶1开始反应，当CS 体积分数为10% 8 2 2 4 2 时，CH 转化率为43% 4 16．在体积可变的密闭容器中投入0.5molCO和0.75molH，不同条件下发生反应：CO(g)＋2H(g) 2 2 CHOH(g)。实验测得平衡时 CHOH的物质的量随温度、压强的变化如图所示。下列说法错 3 3 误的是( )A．M点CO的转化率为50% B．平衡后再加入0.5molCO和0.75molH 重新到达平衡，CO的转化率增大 2 C．反应：CO(g)＋2H(g) CHOH(g) ΔH＜0 2 3 D．506K时，若混合气体的总物质的量不再改变，说明反应达到化学平衡状态 17．丁烷催化脱氢制备丁烯的主反应为C H (g) C H(g)+H(g) H＞0，副反应为C H 裂解生 4 10 4 8 2 4 10 成C 1 -C 3 (表示碳原子数为1~3的烷烃或烯烃)。将C 4 H 10 与H 2 的混合气体以定△流速通过填充有催化剂的反应 器，C H 的产率、C H 的转化率与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是( ) 4 8 4 10 A．435℃时C H 产率低的原因可能是此温度下催化剂活性较低，反应速率较慢 4 8 B．600℃以后，C H 的产率下降原因可能是C H 发生裂解反应生成C -C 4 8 4 10 1 3 C．图中表示C H 产率的曲线中，A点时主反应不一定达到平衡状态 4 8 D．提高丁烷脱氢制备丁烯转化率的研究方向为寻找低温时具有较高活性的催化剂 18．已知NO(g) 2NO (g) ΔH＞0平衡体系中气体的平均摩尔质量( )在不同温度下随压强p 2 4 2 的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )A．温度：T＜T B．平衡常数：K(a)=K(b)＜K(c) 1 2 C．反应速率：v＜v D．当 时，n(NO )：n(N O)=2：1 a b 2 2 4 19．某MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将NO“固定”，能高选择性吸附NO 。废气中的NO 被 2 4 2 2 吸附后，经处理能全部转化为HNO。原理示意图如下。 3 已知：2NO (g) NO(g)ΔH＜0。下列说法不正确的是( ) 2 2 4 A．使用多孔材料不能改变2NO (g) NO(g)的焓变 2 2 4 B．使用多孔材料能促进2NO (g) NO(g)平衡正向移动 2 2 4 C．加入HO和O，发生化学反应方程式为：2NO+O +2H O=4HNO 2 2 2 4 2 2 3 D．温度升高会提高NO 的平衡转化率 2 20．(2023·江苏省高三第二次大联考)通过反应2CO(g)＋6H(g) C H(g)+ 4HO(g)可将CO 转化 2 2 2 4 2 2 为C H，在 ，反应物起始物质的量之比n(CO)： n(H )=1：3的条件下，不同温度下达到平衡时， 2 4 2 2 CO、H、C H、HO四种组分的物质的量分数如图所示。下列说法正确的是( ) 2 2 2 4 2A．图中曲线b表示平衡时C H 的物质的量分数随温度的变化 2 4 B．440℃时H 的平衡转化率为60% 2 C．保持其他条件不变，在绝热密闭容器中发生上述反应，达到平衡时，C H 的物质的量分数比在恒 2 4 温密闭容器中的高 D．保持其他条件不变，延长反应时间，可将平衡时CO 的物质的量分数从Y点的值升至X点的值 2 题型二 多重平衡的复杂图象 1．(2024·辽吉黑卷，10，3分)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． 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．0~3h平均速率(异山梨醇) 0.014mol·kg-l·h-l D．反应②加入催化剂不改变其平衡转化率 2．(2024·湖南卷，14，3分)恒压下，向某密闭容器中充入一定量的CHOH(g)和CO(g，发生如下反应： 3 主反应：CHOH(g)＋CO(g)=CHCOOH(g) ΔH 3 3 1 副反应：CHOH (g)＋CHCOOH(g)=CH COOCH (g)＋HO(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 随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示， 下列说法正确的是( ) A． 投料比x代表 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) 3．(2024·广西卷，1，3分)573K、高压条件下，一定量的苯甲腈在密闭容器中发生连续水解： C HCN(苯甲腈) →C HCONH (苯甲酰胺)→C HCOOH (苯甲酸)。如图为水解过程中上述三者(分别用 6 5 6 5 2 6 5 表示)的物质的量分数 随时间 的变化曲线，其中 。下列 说法错误的是( )A．水解产物除了Y、Z还有NH 3 B． 点时 C．x(Z)在15min前基本不变，15min后明显增大，可能是水解产物对生成Z的反应有催化作用 D．任意25min时间段内存在v(X)= v(Y)+ v(Z) 4．(2024·江苏卷，13，3分) 二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为： ①CO(g)＋H(g)= CO(g)＋HO(g) ΔH ＝41.2kJ·mol−1 2 2 2 1 ②CO(g)＋2H(g)= CH OH(g) ΔH 2 3 2 225℃、8×106Pa下，将一定比例CO、H 混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L、L、 2 2 1 2 L…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和CHOH的体积分数如图所示。下列说法正确的是( ) 3 3 A．L 处与L 处反应①的平衡常数K相等 4 5 B．反应②的焓变ΔH＞0 2 C．L 处的HO的体积分数大于L 处 6 2 5 D．混合气从起始到通过L 处，CO的生成速率小于CHOH的生成速率 1 3 5．(2022·广东，13)恒容密闭容器中，BaSO(s)＋4H(g)BaS(s)＋4HO(g)在不同温度下达平衡时， 4 2 2 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 6．(2022·福建，10)氨氮是水体污染物的主要成分之一，工业上可用次氯酸盐作处理剂，有关反应可 表示为： ①2NH ＋3ClO－===N ↑＋3Cl－＋3HO 3 2 2 ②NH ＋4ClO－＋OH－===NO＋4Cl－＋2HO 3 2 在一定条件下模拟处理氨氮废水：将1 L 0.006 mol·L－1的氨水分别和不同量的NaClO混合，测得溶液 中氨去除率、总氮(氨氮和硝氮的总和)残余率与NaClO投入量(用x表示)的关系如下图所示。下列说法正确 的是( ) A．x 的数值为0.009 1 B．x>x 时，c(Cl－)＝4c(NO) 1 C．x>x 时，x越大，生成N 的量越少 1 2 D．x＝x 时，c(Na＋)＋c(H＋)＋c(NH)＝c(Cl－)＋c(OH－)＋c(ClO－) 1 7．(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)如图1所示。 4 2 700 ℃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(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 kJ·mol－1 2 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)。 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应的K ＝ 2 2 e e p__________(用平衡分压代替平衡浓度计算)。 1 ．解答复杂图像题应注意的几个要点 (1)复杂图像五看：一看面(坐标)，二看线(变化趋势)，三看点(起点、交点、终点)，四看辅助线，五看 量(数字计算)。如坐标表示的有c(M)、α(M)、lg c(M)、lg 、pM、lg 等，不同符号表示的意义不同。 (2)pH：可以得出c(H＋)；通过比较溶质的物质的量浓度可判断是强电解质或弱电解质。 (3)交点：相交的两种物质的某量相等，常进行相互代换用于计算。 (4)pH＝7：常温下表示溶液显中性，此时，c(H＋)＝c(OH－)，在等式中常进行抵消。 (5)数据与浓度符号的转化：在坐标图中，标明了某种物质的量，一般要用标明的量进行分析。 (6)守恒：元素守恒，电荷守恒，质子守恒。 2 . 结合图像分析实际生产中反应的最佳条件 条件 原则 非平衡状态，着重考虑外因对反应速率的影响导致反应物的转化率(或产品 从化学反应速率分析 产率)的变化 从化学平衡移动分析 平衡后，着重考虑外因对平衡移动方向的影响 注意催化剂的活性受温度的影响，还要注意催化剂对主、副反应的选择性的 从催化剂的活性分析 影响 既要注意外界条件对反应速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛 综合分析 盾性，还要考虑设备要求 【名师提醒】 (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。 1．(2025·浙江省嘉兴市高三基础测试)某温度下，在恒容密闭容器中充入一定量的X(g)。发生下列反应：反应I：X(g) Y(g) ΔH ＜0；反应II：Y(g) Z(g) ΔH ＜0，测得各气体浓度与反应时间的 1 2 关系如图所示。下列说法不正确的是( ) A．活化能：E(I)＜E(II) a a B．该温度下，0~4 s内反应I的平均速率v(X)=0.25 mol·L-1·s-1 C．升高温度，反应I、II的速率均增大，平衡转化率均降低 D．其他条件不变， 时再投入一定量的X(g)，若体系内气体的平均摩尔质量不再变化，则反应达 到新平衡 2．[新考法](2025·河北省沧州市高三调研)脱除汽车尾气中的NO和CO包括以下两个反应： I. 2NO(g)＋CO(g) CO(g)＋NO(g) ΔH ＝-381.2kJ·mol−1 2 2 1 Ⅱ.N O(g)＋CO(g) CO(g)＋N(g) ΔH ＝-364.5kJ·mol−1 2 2 2 2 将恒定组成的NO和CO混合气通入不同温度的反应器，相同时间内检测物质浓度，结果如图所示。 下列说法正确的是( ) A．使用合适的催化剂，能提高NO的平衡转化率 B．其他条件不变，增大体系的压强，NO的平衡转化率减小 C．350~420℃范围内，温度升高，反应I速率增大的幅度大于反应Ⅱ速率增大的幅度 D．450℃时，该时间段内NO的脱除率约为 3．二甲醚(CHOCH )是一种极具发展潜力的有机化工产品和洁净燃料。CO 加氢制二甲醚的反应体系 3 3 2 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2MPa，起始投料n(CO)：n(H )=1：3时，CO 的平衡转化率及CO、CHOCH 、CHOH的平衡体积 2 2 2 3 3 3 分数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 4．[新考法](2025·浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三联考)工业上以纯度为98%左右的粗硅为原料制 备高纯硅的反应如下：①Si(s)＋3HCl(g) SiHCl(g)＋H(g) ΔH ；②SiHCl(g)＋H(g) Si(s)＋ 3 2 1 3 2 3HCl(g) ΔH 2 。当①、②反应体系的压强各为P、P 时，分别改变进料比和反应温度，二者对SiHCl 产率和SiHCl 1 2 3 3 的平衡转化率影响如图1、图2所示。下列说法正确的是( ) A．ΔH＞ΔH＞0 2 1 B．反应①，增加HCl浓度，反应速率加快，SiHCl 产率增大 3 C．反应①更适合在较低温度下进行 D．反应②，工业上选择反应温度1300℃更合适 5．(2025·浙江省强基联盟高三联考)工业上制备BaS涉及如下反应： I.BaSO (s)+4C(s) 4CO(g)+BaS(s) H=+571.2kJ•mol-1 4 △II.BaSO (s)+4CO(g) 4CO(g)+BaS(s) H=-118.8kJ•mol-1 4 2 将物质的量之比为1：3的BaSO 和C加入密闭容器发生反应，实验测得体系中生成物平衡物质的量 4 △ 分数与温度的变化关系如图所示，下列说法错误的是( ) A．温度升高，反应物和生成物粒子的有效碰撞几率均增大 B．T℃之后，CO 平衡物质的量分数改变由C(s)+CO(g) 2CO(g)导致 1 2 2 C．增大起始BaSO 和C的物质的量之比，可增大C的平衡转化率 4 D．平衡后缩小容器容积，BaS的平衡产率降低 6．(2025· 江浙皖高中发展共同体高三联考)以CO、H 为原料合成CHOH涉及的主要反应如下： 2 2 3 Ⅰ．CO(g)＋3H(g) CHOH(g)＋HO(g) ΔH ＝-49.5kJ·mol−1 2 2 3 2 1 Ⅱ．CO(g)＋2H(g) CHOH(g) ΔH ＝-90.4kJ·mol−1 2 3 2 Ⅲ．CO(g)＋H(g) CO(g)＋HO(g) ΔH 2 2 2 3 不同压强下，按照 投料，实验测得CO 的平衡转化率和CHOH的平衡产率 2 3 随温度的变化关系如图所示。下列说法不正确的是( ) A．图甲表示的是CHOH的平衡产率随温度的变化关系 3 B．同时提高CO 的平衡转化率和CHOH的平衡产率，应选择高温、高压 2 3 C．图乙T 时，三条曲线几乎交于一点，原因可能是此时以反应Ⅲ为主 1 D．图乙p 下，温度高于T，纵坐标随温度升高而上升的原因是ΔH＞0，反应Ⅲ温度升高使纵坐标数 1 2 3 值上升的幅度超过反应Ⅰ温度升高使纵坐标数值下降的幅度 7．(2025· 浙江省杭州市浙南联盟高三联考)将气体HS和CH 按体积之比[V(H S)：V(CH)=2：1]导入 2 4 2 4 管式反应器(如图1)热解制H，高于T℃下发生如下两个反应(反应过程用N 稀释)： 2 2Ⅰ：2HS(g) S(g)＋2H(g) K 2 2 2 1 Ⅱ：CH(g)＋S(g) CS(g)＋2H(g) K 4 2 2 2 2 在常压下反应相同时间后，不同温度下测得气体H、S 及CS 体积分数随温度的变化(如图2)。下列说 2 2 2 法错误的是( ) A．高于T℃，该体系总反应为： CH(g)＋HS(g) CS(g)＋4H(g) K =K ×K 4 2 2 2 3 1 2 B．曲线b表示S(g)的体积分数随温度的变化 2 C．1000℃时，反应的活化能：反应Ⅰ＜反应Ⅱ D．在1000℃、常压下，通入HS(g)的体积分数保持不变，提高投料比[V(H S)：V(CH)]，HS的转化 2 2 4 2 率减小 8．焦炉煤气(主要成分：CH 、CO 、H 、CO)在炭催化下，使CH 与CO 重整生成H 和CO。其主要 4 2 2 4 2 2 反应为 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 的相对体积和CO 4 2 2 的转化率随温度变化的曲线如图所示。 相对体积V(CH)＝、相对体积V(CO或H)＝，下列说法不正确的是( ) 4 2A．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 9．在一定的温度和压强下，将按一定比例混合的CO 和H 通过装有催化剂的反应器可得到甲烷。已 2 2 知： CO(g)+4H(g)=CH (g)+2HO(g) ΔH=-165kJ·mol-1 2 2 4 2 CO(g)+H(g)=CO(g)+HO(g) ΔH=+41kJ·mol-1 2 2 2 催化剂的选择是CO 甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂作用下反应相同时间，测CO 转化率和生 2 2 成CH 选择性随温度变化的影响如图所示。 4 已知：CH 选择性= ×100% 4 下列有关说法正确的是( ) A．在260℃~320℃间，以Ni-CeO 为催化剂，升高温度CH 的产率不变 2 4 B．延长W点的反应时间，一定能提高CO 的转化率 2 C．选择合适的催化剂，有利于提高CO 的转化率 2 D．高于320℃后，以Ni为催化剂，随温度的升高CO 转化率上升的原因是平衡正向移动 2 10．甲醛中木材加工、医药等方面有重要用途。甲醇利用脱氢法可制备甲醛，主要反应为：CHOH(g) 3 HCHO(g)+H(g) ∆H=+85.2kJ∙mol-1。NaCO 是甲醇脱氢制甲醛的催化剂，有研究指出，催化反应的 2 2 3 部分机理如下： 历程ⅰ： 历程ⅱ： 历程ⅲ： 历程ⅳ：如图所示为在体积2L的恒容容器中，投入1molCH OH，在碳酸钠催化剂作用下，经过5min反应，测 3 得甲醇转化率与甲醛的选择性与温度的关系(甲醛的选择性：转化的CHOH中生成HCHO的百分比)，下列 3 有关说法正确的是( ) A．600℃时，前5min内生成甲醛的平均速率v(HCHO)=0.055mol·L-1·min-1 B．700℃时，反应历程ⅱ的速率小于反应历程ⅲ的速率 C．脱氢法制甲醛中，在高温高压条件下更有利于提高平衡产率 D．反应历程ⅰ的活化能大于CHOH(g) HCHO(g)+H(g)的活化能 3 2 11．甲醇水蒸气重整制氢(SRM)是获取理想氢源的有效方法。重整过程发生的反应如下： 反应Ⅰ：CHOH(g)＋HO(g) CO(g)+ 3H(g) ΔH＝+49.4kJ·mol−1 3 2 2 2 1 反应Ⅱ：CHOH(g) CO(g)+ 2H(g) ΔH＝+92kJ·mol−1 3 2 1 在常压、催化剂下，向密闭容器中充入1molCH OH和1.2molH O混合气体，t时刻测得CHOH转化 3 2 3 率及 、CO 的选择性随温度变化情况如图所示(曲线 为CO 的选择性)，下列说法正确的是( ) 2 2 A．曲线 为 的选择性 B．图中270℃时，容器中的H(g)约为 2 C．选择300℃作为反应温度比较适宜 D．选用CO 选择性较高的催化剂有利于提高得CHOH的平衡转化率 2 3 12．(2025·四川省南充市高三期中，节选)氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域 的研究热点。乙醇—水催化重整可获得H。 2(4)在 ， 时，若仅考虑反应： ①C HOH(g)＋3HO(g) 2CO(g)＋6H(g) ΔH ＝+173.3kJ·mol−1 2 5 2 2 2 1 ②CO(g)＋H(g) CO(g)＋HO(g) ΔH ＝+41.2kJ·mol−1 2 2 2 2 平衡时CO 和CO的选择性及H 的产率随温度的变化如图所示。 2 2 已知： ①CO的选择性随温度升高而变大的原因为 。 ②500℃时，C HOH的转化率为 ，反应②的平衡常数K= 。(K 为用分压代替 2 5 p p 浓度的平衡常数，分压=总压×物质的量分数。) ③通过②的计算说明，合成选择在常压( )下进行的原因为 。 13．(2025·湖南省长沙市高三模拟)深入研究含碳、氮元素物质的转化有着重要的实际意义。合成尿素： 如下图所示是合成尿素反应的机理及能量变化(单位：kJ·mol-l )， 表示过渡态，各物质均为气态。 (1)若E=66.5 kJ·mol-l，E=241.0kJ·mol-l，则总反应2NH (g)＋CO(g) CO(NH)(g)＋HO(g) 1 2 3 2 2 2 2 ΔH= kJ·mol-l。 Ⅱ.合成甲醇： (2)利用CO 和H 合成甲醇：在催化剂 作用下可发生如下两个平行反应。 2 2反应I：CO(g)＋3H(g) CHOH(g)＋HO(g) ΔH 2 2 3 2 1 反应Ⅱ：CO(g)＋H(g) CO(g)＋HO(g) ΔH 2 2 2 2 温度对CO 转化率及CHOH和CO产率的影响如下图所示。 2 3 ①由图判断合成CHOH最适宜的温度是 。 3 ②由图可知，温度升高CHOH产率先升高后降低，降低的可能原因是 。 3 ③下列措施有利于提高CO 转化为CHOH的平衡转化率的有 。 2 3 a．增大体系压强 b．提高CO 和H 的投料比 2 2 c．体积和投料比不变，提高反应物浓度 ④反应I、Ⅱ的 (K代表化学平衡常数)随 (温度的倒数)的变化如下图所示。据图判断，升高温度 时，反应CO(g)＋2H(g) CHOH(g)的化学平衡常数将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 2 3 ⑤上述反应体系在一定条件下建立平衡后，若将反应体系的体积压缩至原来的一半，重新达到平衡时 两反应所需时间t t (填“>”“<”或“=”)。 I II (3)利用CH 与O 在催化剂的作用下合成甲醇。 4 2 主反应：CH(g)＋1/2O (g) CHOH(g) 4 2 3 副反应：CH(g)＋2O(g) CO(g)＋2HO(g) 4 2 2 2 在温度为T℃、压强为pkPa条件下，向容器中充入2molCH (g)、1molO (g)和6molH O(g)，充分反应 4 2 2达平衡时CH 的转化率为50%，产物的选择性[如甲醇的选择性 ]如下图所示。 4 ①求平衡时O 的物质的量为 。 2 ②主反应的相对压力平衡常数 。(用含p和 的计算式表示。 表达式写法：在浓度 平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压除以 )