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模板03 化学反应速率与平衡图像分析
第一步：仔细审题
阅读题目获取对解题有价值的信息，排除无效信息，并作标记。
第二步：确定变量
明确横、纵轴代表的物理量，确定变量。
第三步：分析图像
分析不同类型的图像的变化趋势，选择不同的特殊点或添加辅助线。
①关注曲线的走向和变化趋势，分析变化的原因；
②关注起点、拐点、交叉点、平衡点、标有具体坐标的点、含量或转化率相
同的点、终点、按化学计量数投料点的含义；
③判断是否要作辅助线，如等温线、等压线、等时间线等。
第四步：综合判断
图表与原理整合，逐项分析图表，根据相关反应原理（特别是影响因素及使
用前提条件等）及题干信息进行分析判断。
本节导航
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 速率-时间图像
技法02 含量/转化率-时间-压强/温度图像
技法03 转化率(或含量)—温度/压强图像
技法04 工业生产中的速率和平衡图像
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
化学反应速率和平衡图像题的呈现方式变得越来越新颖，如试题中涉及的图像已不仅仅是速率与简单
的化学平衡，研究体系也已不是单纯的气相体系，往往根据实际工业生产，更多的是研究复杂液相反
应体系，坐标参数也不再局限于时间、温度、压强、速率、转化率、百分含量，而是有更多的变量，
像物质的量之比、气体分压或离子浓度的对数或负对数等，分析投料比、转化率、产率的变化。多变
量图象题是高考考查的一个方向和趋势，它是指在一个图上存在多个变量的图象，此类题的特点是：
一方面信息量大，考查了读图能力；另一方面多变量的存在，考查了分析推理能力，在新课标高考中
受到命题者的青睐。
1
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技法01 速率-时间图像
1．常见图像形式
(1)速率-时间图像
常见含“断点”的速率变化图像分析
图像
t1时刻
所改变
的条件
温度
升高
降低
升高
降低
正反应为放热反应
正反应为吸热的反应
压强
增大
减小
增大
减小
正反应为气体物质的量增大的反应
正反应为气体物质的量减小的反应
当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率—时间图像的曲线出现不
连续的情况，根据出现“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。
t1时刻改变的条件是使用催化剂或可能加压(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。
2．析图关键
①找平衡点：c（或n）保持不变的点。
②找出曲线变化的影响因素，若存在多种影响因素，根据曲线变化趋势确定哪种因素是主要因素。
技法02 含量/转化率-时间-压强/温度图像
1．常见图像形式
图Ⅰ．T2下先达到平衡，则T2＞T1，温度升高，生成物含量降低，平衡逆向移动，正反应是放热反应。
图Ⅱ．p2下先达到平衡，则p2＞p1，压强增大，反应物的转化率减小，说明正反应是反应前后分子数
增大的反应。
图Ⅲ．生成物的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a＞b，故a 可能使用了催化剂；若
该反应是反应前后分子数相等的可逆反应，a 也可能是增大压强(压缩体积)。
2．析图关键
1“先拐先平数值大”。在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，先出现拐点的曲线表示
的温度较高、压强较大或使用了催化剂。
2
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2正确掌握图像中反应规律的判断方法。
技法03 转化率(或含量)—温度/压强图像
1．常见图像形式：
(1)恒压线图像
当压强相等（任意一条恒压线）时温度升高，A 的转化率增大，平衡正向移动，这则正反应为吸热反
应。
当温度相等时，即作垂直于横轴的辅助线，与三条恒压线交于三点，这三点自下而上压强增大，A 的
妆化率增大，平衡正向移动，则正反应为反应前后气体分子数减小的反应。
(2)恒温线图像
当温度相等(任意一条等温线)时，增大压强，A 的转化率增大，说明增大压强平衡正向移动，即正反
应是气体体积减小的反应。
当压强相等时，在图3 中作直线，与两条等温线交于两点，这两点自下而上为降低温度，A 的转化率
增大，说明降低温度平衡正向移动，即正反应为放热反应。
(3)含量（转化率）—温度曲线
①对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) ΔH＜0。
M 点之前，温度越高，反应速率越大，反应物浓度减小或生成物浓度增大；M 点时达到平衡状态；
M 点之后，温度升高，反应物浓度增大或生成物浓度减小。发生变化的原因有：
a．反应放热，升温，平衡逆向移动；
b．温度升高，催化剂活性降低，反应速率减小，反应可能未达到平衡状态。
②平衡转化率-温度曲线
如图所示曲线是其他条件不变时，某反应物的平衡转化率与温度的关系曲线。图中标出的1、2、3、4
四个点，表示v 正＞v 逆的是点3，表示v 正＜v 逆的是点1，而点2、4 表示v 正＝v 逆。
3
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图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。
2．析图关键——关注曲线变化趋势，采取“定一议二”法。
在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量。确定横坐标所表示的量，讨论纵坐
标与曲线的关系，或者确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系，即“定一议二”。
技法04 工业生产中的速率和平衡图像
1．含量/转化率—投料比图像
以恒温恒容密闭容器中发生反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，在不同温度平衡时生成物C 的体积分
数与投料比的关系为例：
曲线上的点均为不同温度下对应投料比下的平衡点，n(A)：n(B)=a 时，平衡时C 的体积分数最大。
一定条件下，用Fe2O3、NiO 或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收，使SO2转化生成S。催化剂不同，其
2．温度—选择性图像
以一定条件下，使用不同催化剂在相同时间内2SO2+O22SO3，SO2的转化率随反应温度的变化图像
为例。
340 ℃左右，催化剂的催化能力较大，二氧化硫的转化率也是较大，反应速率较快，所以选择Fe2O3作
催化剂，最适宜温度为340 ℃左右；a 点以后，催化剂催化能力需要维持在一定的温度下，温度太高，催化
剂活性可能会降低。
类型01 时间图像
1．（2023·辽宁卷）一定条件下，酸性KMnO4溶液与H2C2O4发生反应，Mn(Ⅱ)起催化作用，过程中不
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同价态含Mn 粒子的浓度随时间变化如下图所示。下列说法正确的是
A．Mn(Ⅲ)不能氧化H2C2O4
B．随着反应物浓度的减小，反应速率逐渐减小
C．该条件下，Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存
D．总反应为：2MnO4
-+5C2O4
2-+16H+ = 2Mn2++10CO2↑+8H2O
【答案】C
【第一步 确定变量】该图像纵坐标为不同价态Mn 的浓度，横坐标为时间。
【第二步 分析图像】
【第三步 综合判断】
H2C2O4为弱酸，在离子方程式中应以化学式保留，总反应为2MnO4
-+5H2C2O4+6H+=2Mn2+
+10CO2↑+8H2O，D 错误。
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1．（2023·山东卷）一定条件下，化合物E 和TFAA 合成H 的反应路径如下：
已知反应初始E 的浓度为0.10mol∙L-1，TFAA 的浓度为0.08mol∙L-1，部分物种的浓度随时间的变化关系
如图所示，忽略反应过程中的体积变化。下列说法正确的是
A．t1时刻，体系中有E 存在
B．t2时刻，体系中无F 存在
C．E 和TFAA 反应生成F 的活化能很小
D．反应达平衡后，TFAA 的浓度为0.08mol∙L-1
2．（2024·黑吉辽卷）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，15h 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
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C．
平均速率(异山梨醇)
D．反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
类型02 压强/温度图像
2．（2023·湖南卷）向一恒容密闭容器中加入
和一定量的
，发生反应：
。
的平衡转化率按不同投料比
随温度的变化曲线
如图所示。下列说法错误的是
A．x1<x2
B．反应速率：vb 正>vc 正
C．点a、b、c 对应的平衡常数：Ka<Kb=Kc
D．反应温度为
，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态
【答案】B
【第一步 确定变量】CH4的平衡转化率按不同投料比
随温度的变化曲线。
【第二步 分析图像】
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【第三步 综合判断】
该反应为气体分子数增大的反应，反应进行时压强发生改变，所以温度一定时，当容器内压强不变时，反
应达到平衡状态，D 正确。
1．（2022·广东卷）恒容密闭容器中，BaSO4(s)+4H2(g)BaS(s)+4H2O(g)在不同温度下达平衡时，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(H2O)随温度的变化曲线
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BaSO4，H2的平衡转化率增大
2．在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol·L－1CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋
CO2(g)
2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4平衡转化率与温度、压强关系如图，下列有关说法不正确的是( )
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A．上述反应的ΔH<0
B．压强：p4>p3>p2>p1
C．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
类型03 工业生产中的速率和平衡图像
3．（2024·湖南卷）恒压下，向某密闭容器中充入一定量的
和
，发生如下反应：
主反应：
副反应：
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．
，
D．L、M、N 三点的平衡常数：K(L)=K(M)>K(N)
【答案】D
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【第一步 确定变量】该图像为在不同温度下两种含碳产物的分布分数随投料比x(物质的量之比)的变化曲
线。
【第二步 分析图像】
【第三步 综合判断】
L、M、N 三点对应副反应ΔH2<0，且TN>TM=TL，升高温度平衡逆向移动，K(L)=K(M)=K(N)，D 正确。
1．（2022·江苏卷）乙醇-水催化重整可获得H2。其主要反应为C2H5OH(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g)
ΔH=173.3kJ·mol-1；CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=41.2kJ·mol-1。
在1.0×105Pa、n 始(C2H5OH)：n 始(H2O)=1:3 时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO 的选择性及H2
的产率随温度的变化如图所示。
CO 的选择性
，下列说法正确的是
A．图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化
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B．升高温度，平衡时CO 的选择性增大
C．一定温度下，增大
可提高乙醇平衡转化率
D．一定温度下，加入CaO(s)或选用高效催化剂，均能提高平衡时H2产率
2．（2024·江苏卷）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：
①
②
、
下，将一定比例
、
混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、
L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO 和
的体积分数如图所示。下列说法正确的是
A．L4处与L5处反应①的平衡常数K 相等
B．反应②的焓变
C．L6处的
的体积分数大于L5处
D．混合气从起始到通过L1处，CO 的生成速率小于
的生成速率
1．生产硫酸的主要反应：2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g) ΔH＜0。图中L(L1、L2)、X 可分别代表压强或
温度。下列说法正确的是( )
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A．X 代表压强
B．L1＞L2
C．A、B 两点对应的平衡常数相同
D．一定温度下，当混合气中n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)＝2∶1∶2 时，反应一定达到平衡
2．一定条件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g)
CH2===CH2(g)＋4H2O(g)；已知温度对CO2的平衡转化
率和催化剂催化效率的影响如图，下列说法不正确的是( )
A．该反应的逆反应为吸热反应
B．平衡常数：KM>KN
C．生成乙烯的速率：v(N)一定大于v(M)
D．当温度高于250 ℃，升高温度，催化剂的催化效率降低
3．一定条件下，用Fe2O3、NiO 或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收，使SO2转化生成S。催化剂不
同，其他条件相同(浓度、温度、压强)情况下，相同时间内SO2的转化率随反应温度的变化如图，下列说
法不正确的是( )
A．不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3作催化剂可以节约能源
B．选择Fe2O3作催化剂，最适宜温度为340 ℃左右
C．a 点后SO2的转化率减小的原因可能是温度升高催化剂活性降低
D．其他条件相同的情况下，选择Cr2O3作催化剂，SO2的平衡转化率最小
4．反应Si(s)＋3HCl(g)
SiHCl3(g)＋H2(g) ΔH 是工业上制备高纯硅的重要中间过程。一定压强下，
起始投入原料的值和温度与SiHCl3的平衡产率的变化关系如图所示。下列说法错误的是( )
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A．该反应为放热反应，ΔH＜0
B．M、N 点SiHCl3的分压：M＞N
C．的值越大SiHCl3平衡产率越高
D．M、N 点的逆反应速率：vM＞vN
5．一定条件下，6H2(g)＋2CO2(g)
C2H5OH(g)＋3H2O(g)，CO2平衡转化率随温度变化如图所示，对
a、b、c 三点对应情况的分析，合理的是( )
A．CO2物质的量分数：a>b
B．C2H5OH 体积分数：a<c
C．平衡常数：Ka>Kc>Kb
D．反应速率：va(CO2)<vb(CO2)
6．在恒容密闭容器中进行反应：2CO2(g)＋6H2(g)
C2H5OH(g)＋3H2O(g) ΔH。在某压强下起始时
按不同氢碳比投料(如图中曲线①②③)，测得CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示，下列有关说法正
确的是( )
A．该反应的ΔH>0
B．氢碳比：①<②<③
C．其他条件不变的情况下，增大容器的体积可提高CO2的转化率
D．若起始CO2的浓度为2 mol·L－1、H2为4 mol·L－1，在图中曲线③氢碳比条件下进行，则400 K 时该
反应的平衡常数数值约为1.7
7．恒压下，NO 和O2在起始浓度一定的条件下发生反应，在相同时间内，测得不同温度下NO 转化为
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NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO 的平衡转化率随温度的变化)。下列说法不正确
的是( )
A．反应2NO(g)＋O2(g)
2NO2(g)的ΔH<0
B．图中X 点所示条件下，由于测定时间较短，反应未达到平衡
C．从X→Y 过程中，平衡逆向移动，O2的质量减少
D．380 ℃下，c 平衡(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，NO 平衡转化率为50%，则平衡常数K＝2 000
8．CO2经催化加氢可合成乙烯：2CO2(g)＋6H2(g)
C2H4(g)＋4H2O(g)。0.1 MPa 时，按n(CO2)∶n(H2)
＝1∶3 投料，测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图，下列叙述不正确的是( )
A．该反应的ΔH＜0
B．曲线b 代表H2O 的浓度变化
C．N 点和M 点所处的状态c(H2)不一样
D．其他条件不变，T1 ℃、0.2 MPa 下反应达平衡时c(H2)比M 点大
9．
的回收和利用是实现“碳中和”的有效途径。在一恒容密闭反应器中充入体积之比为
的
和
，发生反应：①
，②
。在相同时间内，
的转化率、
的选
择性[
的选择性
]与温度的关系如图所示。下列叙述错误的是
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A．温度高于
时，主要发生反应②
B．温度低于
时，
的选择性随温度升高而增大
C．平衡时，再充入
和
，再次达到平衡时，
的物质的量增大
D．
下反应达到平衡时，
、
、
的浓度之比为
10．（2024·湖南永州·三模）室温下，在P 和Q 浓度相等的混合溶液中，同时发生反应①P＋Q=X＋Z
和反应②P＋Q=Y＋Z，反应①和②的速率方程分别是v1=k1c2(P)、v2=k2c2(P)(k1、k2为速率常数)。反应过程
中，Q、X 的浓度随时间变化情况如图所示。下列说法错误的是
A．反应开始后，体系中X 和Y 的浓度之比保持不变
B．45min 时Z 的浓度为0.4mol·L-1
C．反应①的活化能比反应②的活化能大
D．如果反应能进行到底，反应结束时，有40%的P 转化为Y
11．（2024·安徽合肥·三模）已知双环戊二烯解聚成环戊二烯的反应为
。
若将3 mol 双环戊二烯通入2L 恒容密闭容器中，测得
℃和
℃下n（双环戊二烯或环戊二烯）随时间的
变化如图所示，
℃时反应到a 点恰好达到平衡。下列有关说法错误的是
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A． T1>T2
B．
℃时，0~2h 内的平均反应速率：v(环戊二烯)
mol⋅L
⋅h
C．
℃时，当容器内的气体压强为起始的1.5 倍时：v(正)
(逆)
D．
℃时，反应恰好达到平衡时：44.8 mol
(环戊二烯)
mol
12．（2024·北京师范大学附属中学三模）CH4和CO2联合重整能减少温室气体的排放。其主要反应为：
①
②
其他条件相同时，投料比
为
，不同温度下反应的结果如图。
下列说法不正确的是
A．由图中信息无法判断反应①、②哪个先达到平衡
B．
始终低于1.0，与反应②有关
C．加压有利于增大CH4和CO2反应的速率但不利于提高二者的平衡转化率
D．若不考虑其他副反应，体系中存在：
13．（2024·河北保定·三模）一定条件下，在甲、乙两个恒容密闭容器(容器容积
)中投入
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等物质的量的X 和Y，发生反应
，达到平衡时，Q 的物质的量浓度与温度
和容器容积的关系如图所示。下列说法正确的是
A．x＋y>p＋q
B．c(P)：b>2a
C．压强：2p(b)<p(c)
D．平衡常数：
14．（2024·辽宁抚顺·三模）工业上，常用离子交换法软化自来水，其原理是
，
。常温下，向一定体积的自来水中加入离子交换
树脂（NaR），测得自来水中
变化如图所示。下列叙述正确的是
A．反应达到平衡后，加入少量NaCl，离子交换反应的平衡常数减小
B．6 min 时的逆反应速率大于4 min 时的逆反应速率
C．其他条件不变时，10 min 时离子交换反应已停止
D．4~8 min 内平均反应速率：
mol⋅L ⋅min
15．（2024·广东广州·三模）向一恒容密闭容器中加入
和一定量的
，发生反应：
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。
的平衡转化率按不同投料比
温度的变化曲线如
图所示。下列说法不正确的是
A．
B．
两点的正反应速率：
C．此反应在任意温度下都可自发进行
D．当容器内气体的平均相对分子质量不变时，反应达平衡状态
16．（2024·江苏苏州·三模）
催化加氢制甲醇主要反应：
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
压强分别为
、
时，将
的混合气体置于密闭容器中反应，不同温度下体系中
或
的平衡选择性如图所示。(
(或
)的平衡选择性
)
下列说法正确的是
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A．曲线①、②表示的是
平衡选择性
B．曲线①、②表示的压强：
C．随温度升高，
的平衡转化率受压强影响减小
D．相同温度下，压强分别为
、
时，反应Ⅰ的平衡常数
17．（2024·重庆·三模）工业制氢，反应Ⅰ：
，反应Ⅱ：
。
维持T℃、560kPa 不变，向容积可变的密闭容器中投入10mol
和10mol
，
、CO
的转化率随时间的变化分别对应如图甲、乙曲线。下列说法错误的是
A．开始时，
的分压
B．50min 后反应到达平衡，平均反应速率可表达为
为2.24kPa/min
C．保持温度不变，若增大压强，
的转化率变化曲线将是丙
D．保持压强不变，若降低温度，CO 的转化率变化曲线将是戊
18．（2024·山东淄博三模）某密闭容器中发生以下两个反应：①
；②
。反应①的正反应速率
，反应②的正反应速率
，其中
、
为速率常数。某温度下，体系中生成物浓度随时间变化的关系如图所示。
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下列说法正确的是
A．反应①的活化能大于反应②
B．
时，正反应速率
C．
内，X 的平均反应速率
D．该温度时，
20
