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第50 讲 常考化学反应速率和化学平衡图像的分析
[复习目标] 学会分析与化学反应速率和化学平衡相关的图像，能解答化学反应原理的相
关问题。
类型一 速率－时间图像
1．常见含“断点”的速率—时间图像
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
2.“渐变”类速率—时间图像
图像
分析
结论
t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正
＞v′逆，平衡向正反应方向移动
t1时其他条件不变，
增大反应物的浓度
t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆
＞v′正，平衡向逆反应方向移动
t1时其他条件不变，
减小反应物的浓度
t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆
＞v′正，平衡向逆反应方向移动
t1时其他条件不变，
增大生成物的浓度
t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正
＞v′逆，平衡向正反应方向移动
t1时其他条件不变，
减小生成物的浓度
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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)。
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。
2.可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)在一定条件下达到平衡状态。在t1时刻改变某一条件，
化学反应速率与反应时间的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．维持温度、反应体系容积不变，t1时充入SO3(g)
B．维持温度、压强不变，t1时充入SO3(g)
C．维持反应体系容积不变，t1时升高反应体系温度
D．维持温度、反应体系容积不变，t1时充入一定量Ar
类型二 反应进程折线图
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
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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。
例1 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。
例2 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。
1．已知某可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间(t)
时，温度(T)和压强(p)与反应物B 在混合气体中的体积分数[φ(B)]的关系曲线，由曲线分析，
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下列判断正确的是( )
A．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放热反应
B．T1＞T2，p 1＜p2，m＋n＞p，吸热反应
C．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放热反应
D．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应
2．向一容积不变的密闭容器中充入一定量A 和B，发生如下反应：xA(g)＋2B(s)yC(g)
ΔH<0。在一定条件下，容器中A、C 的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答
下列问题：
(1)用A 的浓度变化表示该反应在0～10 min 内的平均反应速率v(A)＝______________。
(2)根据图像可确定x∶y＝________。
(3)0～10 min 容器内压强________(填“变大”“不变”或“变小”)。
(4)推测第10 min 引起曲线变化的反应条件可能是________(填序号，下同)；第16 min 引起
曲线变化的反应条件可能是________。
①减压 ②增大A 的浓度 ③增大C 的量 ④升温 ⑤降温 ⑥加催化剂
(5)若平衡Ⅰ的平衡常数为K1，平衡Ⅱ平衡常数为K2，则K1________(填“>”“＝”或
“<”)K2。
类型三 恒压(或恒温)线
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”。
反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) ΔH
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图像
结论
a＋b____c＋d，ΔH____0
a＋b____c＋d，ΔH____0
1．如图是温度和压强对反应X＋Y2Z 影响的示意图。图中横坐标表示温度，纵坐标表
示平衡时混合气体中Z 的体积分数。下列叙述正确的是( )
A．上述可逆反应的正反应为放热反应
B．X、Y、Z 均为气态
C．X 和Y 中最多只有一种为气态，Z 为气态
D．上述反应的逆反应的ΔH＞0
2.反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH＝＋57 kJ·mol－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体
积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．A、C 两点的化学平衡常数：KA>KC
B．A、C 两点气体的颜色：A 深，C 浅
C．由状态B 到状态A，可以用加热的方法
D．A、C 两点气体的平均相对分子质量：A>C
类型四 投料比—转化率相关图像
例1 在保持体系总压为105 Pa 的条件下进行反应：SO2(g)＋O2(g)SO3(g)，原料气中
SO2和O2的物质的量之比m[m＝]不同时，SO2的平衡转化率与温度(T)的关系如图所示：
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(1)图中m1、m2、m3的大小顺序为______________________________________________。
反应的化学平衡常数Kp表达式为______________________(用平衡分压代替平衡浓度表示)。
(2)图中A 点原料气的成分：n(SO2)＝10 mol，n(O2)＝24.4 mol，n(N2)＝70 mol，达平衡时
SO2的分压p(SO2)为________ Pa(分压＝总压×物质的量分数)。
例2 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)
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。
投料比与转化率之间的关系
以N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)为例，当N2与H2的投料比为1∶3(系数比)时，N2与H2的平衡
转化率相等，且平衡时NH3的体积分数最大；增大N2与H2的投料比，则α(H2)增大，α(N2)
减小；减小N2与H2的投料比，则α(H2)减小，α(N2)增大。
1.(2022·广东，13)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( )
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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.(2022·湖南，14 改编)向体积均为1 L 的两恒容容器中分别充入2 mol X 和1 mol Y 发生反
应：2X(g)＋Y(g)Z(g) ΔH，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随
时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．ΔH>0
B．气体的总物质的量：na<nc
C．a 点平衡常数：K<12
D．反应速率：va 正<vb 正
3 ．(2022· 江苏，13) 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＝＋173.3 kJ·mol －1，CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)
ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1，在1.0×105 Pa、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＝×100%，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
B．升高温度，平衡时CO 的选择性增大
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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
4.[2021·湖南，16(3)]氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运。
在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：
某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1 mol NH3通入
3 L 的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线
如图所示。
①若保持容器体积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率
v(H2)＝______mol·L－1·min－1(用含t1的代数式表示)；
②t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化
趋势的曲线是____(用图中a、b、c、d 表示)，理由是________________________________；
③在该温度下，反应的标准平衡常数Kθ＝__________________________________________
[已知：分压＝总压×该组分物质的量分数，对于反应dD(g)＋eE(g)gG(g)＋hH(g)
Kθ＝，其中pθ＝100 kPa，pG、pH、pD、pE 为各组分的平衡分压]。
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