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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：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，达到平衡后，只改变某
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)。
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A．t0～t1 B．t1～t2 C．t2～t3
D．t3～t4 E．t4～t5 F．t5～t6
(2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。
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
t1时刻__________；t3时刻________；t4时刻______。
(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．t0～t1
B．t2～t3
C．t3～t4
D．t5～t6
(4)如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反
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 正、v 逆是都增大了还是都减小了(条
件改变的瞬间，v 正、v 逆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
件改变的瞬间，v 正、v 逆中不变的那个，起点与原平衡点重合)。
2．已知：反应为mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)。
(1)T1____T2，正反应为______反应。
(2)p1____p2，正反应为气体体积______的反应。
(3)图中____使用催化剂；或者增大压强，此时m＋n____p＋q。
3．现将一定量N2O4气体充入恒容密闭容器中，控制反应温度为T1 ℃[N2O4(g)2NO2(g)
ΔH>0]，c(N2O4)随t(时间)变化曲线如图，画出0～t2时段，c(NO2)随t 变化曲线。保持其他条
件不变，改变反应温度为T2(T2＞T1)，再次画出0～t2时段，c(NO2)随t 变化趋势的曲线。
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4．对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，
在323 K 和343 K 时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。
(1)343 K 时反应的平衡转化率α＝________%。平衡常数K343 K＝________(保留2 位小数)。
(2)在343 K 下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是__________________；要缩短反应
达到平衡的时间，可采取的措施有____________、______________。
(3)比较a、b 处反应速率大小：va________vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v
＝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)。
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
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6.在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol·L－1 CH4，在一定条件下发生反应
CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图，下列
有关说法不正确的是( )
A．上述反应的ΔH<0
B．压强：p4>p3>p2>p1
C．压强为p4、温度为1 100 ℃时该反应的平衡常数约为1.64
D．压强为p4时，在y 点：v 正>v 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：6H2(g)＋2CO2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)的数据如图所示。
下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH＞0
B．达平衡时，v 正(H2)＝v 逆(CO2)
C．b 点对应的平衡常数K 值大于c 点
D．a 点对应的H2的平衡转化率为90%
8．采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn 合金)，利用CO 和H2制备二甲醚(DME)。
主反应：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)
副反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
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CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
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。
(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)C40H19(g)C40H18(g)＋H·(g)及C40H11(g)C40H10(g)＋H·(g)反应
的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C40H10 的反应速率的是
________(填标号)。
a．升高温度 b．增大压强 c．加入催化剂
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Kp。
2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I2(g) Kp1
2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g) Kp2
得到lg Kp1～和lg Kp2～均为线性关系，如下图所示：
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①由图可知，NOCl 分解为NO 和Cl2，反应的ΔH______0(填“大于”或“小于”)。
②反应2ICl(g)===Cl2(g) ＋I2(g) 的K ＝______________( 用Kp1 、Kp2 表示) ；该反应的
ΔH______0(填“大于”或“小于”),写出推理过程：________________________________
______________________________________________________________________________。
五、多重平衡的复杂图像
11．二甲醚(CH3OCH3)是一种极具发展潜力的有机化工产品和洁净燃料。CO2加氢制二甲醚
的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为
反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1
反应Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.5 kJ·mol－1
反应Ⅲ：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－23.5 kJ·mol－1
在2 MPa，起始投料＝3 时，CO2的平衡转化率及CO、CH3OCH3、CH3OH 的平衡体积分数
随温度变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．反应2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)的ΔH＝－73.0 kJ·mol－1
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CO2少于反应Ⅱ生成的CO2
(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
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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。
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