大单元四 第二单元 化学反应速率与化学平衡
第7 讲 化学反应速率与化学平衡图像分析
【高考考向预测】
化学反应速率与化学平衡图像重点考查速率-时间、浓度-时间、转化率/百分含量-温度/压
强等各类图像的解读，结合勒夏特列原理判断反应特征、外界条件影响及平衡移动规律，分
析拐点、交点、趋势变化等关键信息，常作为化学反应原理大题核心设问；近三年考频极高，
属于高频必考题型；预测2027 年侧重多曲线、多变量复合图像分析，结合陌生可逆反应考查
图像逻辑推理、条件判断与数据综合分析。
【双基自测●明考向】
1．（2026·辽宁朝阳·模拟预测）在恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)，其
反应历程如下：
①2NO(g) ⇌
k2、Ea2
k1、Ea1
N2O2(g)(快反应) Δ H 1<0
②N2O2(g) +O2 ⇌
k 4、Ea4
k3、Ea3
2NO2(g)(慢反应) Δ H 2<0，已知k 表示速率常数，Ea表示活化能。
反应体系中含氮物质的物质的量分数随时间的变化如图1 所示：
下列有关说法正确的是
A．图1 中曲线M 表示N2O2的物质的量分数
B．选择合适的催化剂可降低图1 中曲线N 的峰值
C．可用图2 表示该反应历程中的能量变化
D．升高温度k1、k3减小，k2、k 4增大
【答案】B
【详解】A．反应①是快反应，生成的N2O2会在反应②中被消耗，所以N2O2的物质的量分数
会先升高后降低，对应图1 中的曲线N；而产物NO2的物质的量分数会逐渐增大，对应曲线
M。所以曲线M 表示的是NO2，不是N2O2，A 错误；
B．催化剂可以降低反应的活化能，加快反应速率，合适的催化剂会让反应②的速率提升更
明显，使N2O2生成后被更快消耗，从而降低N2O2（曲线N）的物质的量分数的峰值，B 正
确；
C．反应②是慢反应，说明反应②的活化能Ea3应该大于反应①的正反应活化能Ea1，但图2 中
Ea3比Ea1小，不符合“慢反应活化能更高”的规律，C 错误；
D．升高温度，所有反应的速率常数k 都会增大（无论是正反应还是逆反应，温度升高，反应
速率均加快），所以k1、k2、k3、k 4均增大，D 错误；
故答案选B。
2．（2026·安徽滁州·模拟预测）向容积为2 L 的刚性密闭容器中充入2 mol NO 和1 mol CO，
发生反应：2NO (g)+2CO (g)⇌N2(g)+2CO2(g) Δ H <0，在恒温或绝热条件下分别测得NO 转
化率随时间(t)的变化如图所示。已知：v 正=k 正c
2(NO)⋅c
2(CO)；v逆=k 逆c(N2)⋅c
2(CO2)(k 正、k 逆
为速率常数)。下列说法不正确的是
A．v逆(W)>v逆(X)
B．反应开始至Y 点，生成N2的平均速率为0.005 mol/(L⋅s)
C．Y 点处，
v逆
v 正
= 5
16
D．Z 点时，再投入一定量的NO，平衡正向移动，N2体积分数增大
【答案】D
【分析】反应Δ H <0，绝热条件下反应放热使体系温度升高，反应速率更快，达到平衡所需
时间更短，且升温平衡逆向移动，NO 平衡转化率更低，因此平衡转化率更低、先达到平衡
的条件1 对应绝热体系，平衡转化率更高的条件2 对应恒温体系。同一反应时间下，绝热体
系的NO 转化率高于恒温体系，因此W 点属于条件1 曲线，X 点属于条件2 曲线。
【详解】A．W 点位于绝热体系，体系温度高于恒温体系的X 点，且W 点NO 转化率更高，
生成物浓度更大，逆反应速率随温度升高、生成物浓度增大而增大，因此v逆(W)>v逆(X)，A
正确；
B．反应开始至Y 点，时间为20s，NO 转化的物质的量为2mol×20 % =0.4 mol，根据反应计量
关系，生成N2的物质的量为0.4 mol
2
=0.2mol，容器容积为2L，因此N2的平均速率为
0.2mol
2L×20s =0.005 mol·L
−1·s
−1，B 正确；
C．平衡时v正= v逆，因此k正
k逆
= K，条件2 为恒温体系，平衡时NO 转化率为25%，计算得平衡
常数K = 2
9，Y 点NO 转化率为20%，代入浓度计算得浓度商Q = 5
72，因此
v逆
v正
= k逆c(N2)·c
2(CO2)
k正c
2(NO)·c
2(CO)
= 1
K ×Q = 9
2 × 5
72 = 5
16，C 正确；
D．Z 点为恒温体系的平衡点，再投入一定量的NO，平衡正向移动，生成N2的物质的量增
大，但体系总气体物质的量也增大，若投入NO 的量较大，N2的体积分数会减小，因此N2体
积分数不一定增大，D 错误；
故选 D。
3．（2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测）甲酸是基本有机化工原料之一，它有两种可能的分解反
应：
反应I：HCOOH(g)⇌CO(g)+ H2O(g) Δ H 1>0 K 1
反应Ⅱ：HCOOH(g)⇌CO2(g)+ H2(g) Δ H 2>0 K 2
一定压强下，向密闭容器中充入一定量的HCOOH 气体，平衡体系中CO 或H2的选择性和
HCOOH 的转化率随温度变化曲线如图所示。
已知：CO 的选择性= 分解生成CO 的n(HCOOH)
消耗的n(HCOOH)
×100 %
下列说法正确的是
A．曲线I 代表H2的选择性
B．400℃时CO2的体积分数约为9
19
C．反应Ⅰ：K 1(300° C)> K 1(350° C)
D．升高温度，两个反应的正反应速率均减小，逆反应速率均增大
【答案】B
【详解】A．图像中CO 的选择性曲线随温度升高从100%降至0%，H2的选择性应与之互补
（从0%升至100%），曲线Ⅱ为H2的选择性曲线，A 错误；
B．400℃时，CO 选择性为0，仅反应Ⅱ发生，设初始HCOOH 为1 mol，由图可知，转化率
为90%，反应Ⅱ生成CO2和H2各0.9 mol，剩余HCOOH 0.1 mol，总气体物质的量
=0.1+0.9+0.9=1.9 mol。CO2体积分数为0.9
1.9 = 9
19，B 正确；
C．反应Ⅰ为吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，K 1(300° C)< K 1(350° C)，C
错误；
D．升高温度，正、逆反应速率均增大（吸热方向增幅更大），并非“正反应速率减小”，D
错误；
故答案选B。
4．（2026·重庆·模拟预测）烷烃催化裂解可以制备氢气：C2H6 (g)⇌C2H4 (g)+ H2(g) Δ H，
利用膜反应新技术，可以实现边反应边分离出生成的氢气。不同温度下，1.00 mol 乙烷在容
积为1.00 L 的密闭容器中反应，氢气移出率α与乙烷平衡转化率关系如图所示：(氢气移出率
α =
分离氢气物质的量
反应生成氢气物质的量)。下列说法错误的是
A．相同温度时，α1、α2、α3依次增大
B．若α2=80 %，乙烷转化率为60%，则体系内碳、氢原子个数比N (C)∶N (H)=1∶3
C．A 点平衡常数K c=0.45 mol/L，则α3≈94.4 %
D．在一定温度下和压强下，向平衡体系中掺入水蒸气，乙烷的转化率增大
【答案】B
【分析】该反应为气体分子数增大的反应，相同温度下，氢气移出率α 越大，生成物H2浓度
越低，平衡正向移动程度越大，乙烷平衡转化率越高，因此同一温度下转化率越高对应α 越
大，可判断三条曲线从上到下依次对应α3、α2、α1。
【详解】A．相同温度时，α 越大乙烷平衡转化率越高，结合图像相同温度下三条曲线的转化
率大小为α3对应曲线>α2对应曲线>α1对应曲线，因此α1、α2、α3依次增大，A 正确；
B．初始1mol C2H6含2mol C、6mol H，乙烷转化率为60%时，生成H2的物质的量为
1mol×60 % =0.6 mol，α2=80 %，则移出H2的物质的量为0.6 mol×80 % =0.48 mol，移出H 的物质
的量为0.48 mol×2=0.96 mol，体系内剩余H 的物质的量为6 mol−0.96 mol=5.04 mol，C 原子
全部留存于体系内，总物质的量为2mol，因此N (C): N (H)=2mol:5.04 mol≠1:3，B 错误；
C．A 点乙烷平衡转化率为90%，则转化的乙烷物质的量为1mol×90 % =0.9 mol，生成C2H4、
H2的物质的量均为0.9mol，设α3为x，则平衡时体系内H2的物质的量为0.9 mol×(1−x)，C2H6
的物质的量为1mol−0.9 mol=0.1mol，C2H4的物质的量为0.9mol，容器体积为1L，平衡常数
K c = c(C2H4)⋅c(H2)
c(C2H6)
= 0.9×0.9(1−x)
0.1
=0.45，解得1−x = 0.45×0.1
0.9×0.9 = 1
18，则x≈94.4%，C 正
确；
D．一定温度和压强下，掺入水蒸气，容器体积增大，相当于减小压强，平衡向气体分子数
增大的正向移动，乙烷转化率增大，D 正确；
故选B。
5．（2026·重庆沙坪坝·模拟预测）T温度下，由a 与b 制备c 涉及的反应如下：
反应I：a(g)+ b(g)=d(g) 反应II：a(g)+d(g)⇌2c(g) Δ H >0
向恒容密闭容器中充入nmola(g)和1.0molb(g)进行上述反应，平衡体系内a、c、d 的物质的量
分数随a 的起始投料n 的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A．曲线③代表a 的物质的量分数随a 的起始投料n 的变化关系
B．反应II 的平衡常数K ≈0.176
C．当你+时，若某时刻体系中a(g)的物质的量分数为20%，则此时v 正>v逆
D．若升高温度，Q 点将左移
【答案】C
【分析】由方程式可知，反应Ⅰ中1.0 mol b 完全反应生成1.0 mol d、消耗1.0 mol a，则 T
温度下，增大a 的物质的量，反应Ⅱ的平衡向正反应方向移动，a 的物质的量分数增大、d 的
物质的量分数减小、c 的物质的量分数先增大后减小，则曲线①、②、③分别表示物种a、
c、d 物质的量分数随a 的起始投料n 的变化关系。
【详解】A．由分析可知，曲线③代表d 的物质的量分数随a 的起始投料n 的变化关系，A 错
误；
B．在P点，n=2.0 mol，a和d的物质的量分数均为0.13，则c的物质的量分数为
1−0.13−0.13=0.74。设容器体积为V ，总物质的量为n总=n(a)+n(b)+n(c)+n(d)。由于b几
乎完全反应，可近似认为n总≈n(a)+n(c)+n(d )。结合物质的量分数，n(a)=n(d)=0.13n总，
n(c)=0.74 n总。反应Ⅱ的平衡常数K =
(
0.74 n总
V )
2
(
0.13n总
V
)( 0.13n总
V )
= 0.74
2
0.13
2 ≈0.5476
0.0169 ≈32.4，B 错误；
C．当n=2 时，平衡时a 的物质的量分数为13%<20%。若某时刻a 的物质的量分数为20%，
高于平衡值，反应需正向消耗a。因此，正反应速率大于逆反应速率，C 正确；
D．反应Ⅱ的Δ H >0，为吸热反应，升高温度会使反应Ⅱ平衡正向移动，c的物质的量分数增
大，a的物质的量分数减小。Q点是a和c物质的量分数相等的点。升温后，要使a和c的分数再
次相等，需要更大的n，因为a的物质的量分数减小、c的分数增大，需增加a的投料来平衡两
者，因此，Q点应右移而非左移，D 错误；
故选C。
6．（25-26 高三下·湖南长沙·阶段检测）工业上，可用丙烷催化氧化制备丙酸：
2CH3CH2CH3(g)+3O2(g)⇌2CH3CH2COOH (g)+2H2O (g) Δ H <0。起始时向某密闭容器中投入
2mol CH3CH2CH3和3 mol O2，发生上述反应，保持CH3CH2CH3的平衡转化率(α )固定为0.45、
0.50、0.60，温度、压强变化关系如图所示。已知：用各组分的物质的量分数计算的平衡常数
叫做物质的量分数平衡常数(K x)。下列说法正确的是
A．L1曲线代表α为0.60
B．A、B、C、D 点中物质的量分数平衡常数K x最大的是B
C．恒温恒容下，向平衡体系中再充入1mol He，丙烷转化率增大
D．C 点对应的K x(C)= 4
3
【答案】D
【详解】A．该反应的正反应是气体分子数减小的放热反应，相同压强条件下，升高温度，
正反应方向受抑制，丙烷的平衡转化率减小，故L1、L2、L3曲线分别代表丙烷的平衡转化率
（α）为0.45、0.50、0.60，A 错误；
B．平衡常数K x只与温度有关，该反应Δ H <0，温度越低，K x越大，A、B、C、D 四点中，D
点温度最低，因此K x最大的是D，B 错误；
C．恒温恒容下，向平衡体系中再充入1mol He，各物质的物质的量浓度、分压均不变，平衡
不移动，丙烷转化率不变，C 错误；
D．起始时投入2mol CH3CH2CH3和3 mol O2，C 点丙烷的平衡转化率为0.50，即反应消耗丙烷
的物质的量为1 mol，列出三段式：
2CH3CH2CH3(g)
+3O2(g)
⇌
2CH3CH2COOH (g)
+2H2O (g)
起始物质的量(mol)
2
3
¿0
0
转化物质的量(mol)
1
1.5
¿1
1
平衡物质的量(mol)
1
1.5
¿1
1
，平衡时总物质的量为4.5
mol，平衡时丙烷、氧气、丙酸、水的物质的量分数分别为2
9、1
3、2
9、2
9，因此
K x(C)= x
2(CH3CH2COOH)⋅x
2(H2O)
x
2(CH3CH2CH3)⋅x
3(O2)
=(
2
9)
2
×(
2
9)
2
(
2
9)
2
×(
1
3)
3 = 4
3 ，D 正确；
故选D。
【核心梳理●明考点】
考点一 速率-时间图像
1.“渐变”类v-t 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
2.“断点”类v-t 图像
(1)速率-时间图像“断点”分析
当可逆反应达到平衡后,若某一时刻外界条件发生改变,可能使速率—时间图像的曲线出现不连
续的情况,即出现“断点”。根据“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。如图,t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量
不变的反应)。
(2)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
正反应为放热的反应
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
【考点突破●明方向】
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。
【答案】(1)ACDF (2)C E B (3)A
(4)
【解析】(1)根据图示可知,t0~t1、t2~t3、t3~t4、t5~t6时间段内,v 正、v 逆相等,反应处于平衡状态。
(2)t1时,v 正、v 逆同时增大,且v 逆增大的更快,平衡向逆反应方向移动,所以t1时改变的条件是升温;
t3时,v 正、v 逆同时增大且增大程度相同,平衡不移动,所以t3时改变的条件是加催化剂;t4时,v 正、
v 逆同时减小,且v 正减小的更快,平衡向逆反应方向移动,所以t4时改变的条件是减小压强。(3)根
据图示知,t1~t2、t4~t5时间段内平衡均向逆反应方向移动,则NH3的含量均比t0~t1时间段内的低,
所以t0~t1时间段内NH3的百分含量最高。(4)t6时刻分离出部分NH3,v 逆立刻减小,而v 正逐渐减
小,在t7时刻二者相等,反应重新达到平衡,据此可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
【答案】B
【解析】维持温度、反应体系容积不变,t1时充入SO3(g),此时逆反应速率增大,正反应速率不变,
故A 错误;维持温度、压强不变,t1时充入SO3(g),此时逆反应速率增大,而且反应体系容积增大
导致正反应速率减小,故B 正确;维持反应体系容积不变,t1时升高反应体系温度,正、逆反应速
率都增大,故C 错误;维持温度、反应体系容积不变,t1时充入一定量Ar,反应物和生成物浓度都
不变,正、逆反应速率都不变,故D 错误。
考点二 两类热点图像
1.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。
(3)图示:(C%指产物的质量分数,B%指某反应物的质量分数)
2.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
图像
结论
a+b>c+d,ΔH>0
a+b>c+d,ΔH>0
【考点突破●明方向】
1.已知反应A(g)+2B(g)
C(g) ΔH<0。在体积可变的密闭容器中,按n(A)∶n(B)=1∶1 充入
反应物进行反应,A 的平衡转化率与温度、压强关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.温度:T1>T2>T3
B.平均摩尔质量:M(a)<M(c),M(b)>M(d)
C.a 点的分压平衡常数Kp=
16
9 p0
2 kPa-2
D.d 点:v 正(A)=2v 逆(B)
【答案】C
【解析】A.该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,A 的转化率降低,所以T1<T2<T3,A 项错
误;B.从图看a、b、c 三点A 的转化率越低,即正向程度减小,平均摩尔质量=
m气总
n气总
,正向为n 气总
减小的反应,则越正向移动平均摩尔质量越大,即M(a)>M(c)。同一温度下,增大压强平衡正向移
动,即压强越大平均摩尔质量越大,即M(b)>M(d),B 项错误;C.建立三段式
计
算
x(A)=n( A )
n总
= 0.8
1.6、
x(B)=n(B)
n总
= 0.6
1.6、
x(C)=
n(C )
n总
= 0.2
1.6 。最终计算K p=
0.2
1.6 p0
( 0.6
1.6 p0)
2( 0.8
1.6 p0)
= 16
9 p0
2,C 项正确;D.d 点平衡点2v 正(A)=2v 逆(A)=v
逆(B),D 项错误。
2.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,下列判断正
确的是( )
A.T1<T2,p1>p2,m+n>p,放热反应
B.T1>T2,p1<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
【答案】D
【解析】由图可知,压强一定时,温度T1先达到平衡,故温度:T1>T2,升高温度,B 在混合气体中的
体积分数减小,说明平衡正向移动,正反应为吸热反应;温度一定时,压强p2先达到平衡,故压强:
p1<p2,增大压强,B 在混合气体中的体积分数增大,说明平衡逆向移动,正反应为气体体积增大的
反应,则m+n<p。
考点三 三种特殊图像
1.对于化学反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),M 点前,表示从反应物开始,v 正>v 逆;M 点为刚达
到平衡点(如下图);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),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v 正>v 逆;则L 线的
右下方(F 点),v 正<v 逆。
3.曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图
中交点A 是平衡状态,压强增大,正反应速率增大得快,平衡正向移动。
【考点突破●明方向】
1.用(NH4)2CO3 捕碳的反应:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)
2NH4HCO3(aq)。为研究温度对
(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响,将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中,并充入一定量的
CO2气体,保持其他初始实验条件不变,分别在不同温度下,经过相同时间测得CO2气体浓度,得
到趋势图如图。
(1)c 点的逆反应速率和d 点的正反应速率的大小关系为v 逆(c) (填“>”“=”或“<”)v 正
(d)。
(2)b、c、d 三点的平衡常数Kb、Kc、Kd从大到小的顺序为 。
(3)T3~T4温度区间,容器内CO2气体浓度呈现增大的变化趋势,其原因是
。
【答案】(1)< (2)Kb>Kc>Kd (3)T3~T4温度区间,化学反应已达到平衡,由于正反应是放热反应,
温度升高平衡向逆反应方向移动,不利于CO2的捕获
【解析】(1)温度越高,反应速率越快,d 点温度高,则c 点的逆反应速率和d 点的正反应速率的大
小关系为v 逆(c)<v 正(d)。(2)根据图像,温度为T3时反应达平衡,此后温度升高,c(CO2)增大,平衡逆
向移动,说明正反应是放热反应。升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,故Kb>Kc>Kd。
2.在容积一定的密闭容器中,置入一定量的NO(g)和足量C(s),发生反应C(s)+2NO(g)
CO2(g)
+N2(g),平衡状态时NO(g)的物质的量浓度与温度T 的关系如图所示。则下列说法正确的是(
)
A.该反应的ΔH>0
B.若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1<K2
C.在T2时,若反应体系处于状态D,则此时一定有v(正)<v(逆)
D.在T3时,若混合气体的密度不再变化,则可以判断反应达到平衡状态
【答案】D
【解析】由图像可知,T1<T2,升高温度c 平(NO)增大,平衡左移(吸热方向),所以ΔH<0,且
K1>K2,A、B 错误;T2 时由D→B 点需降低c 平(NO),即平衡向右移动,所以D 点对应体系中,
v(正)>v(逆),C 错误;由于反应物C 为固体,故容积不变时,反应后气体质量增大,混合气体的密度
增大,当密度不再变化时,可以判断反应达到平衡状态,D 正确。
考点四 化工生产中的复杂图像
一、催化剂的投料比图像
1.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n( Mn)
n(Cu) 约为
2.0
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。
二、生成物的选择性图像
2.压强一定的条件下,将1 mol (COOCH3)2和4 mol H2按一定流速通过装有催化剂的反应管,利
用(COOCH3)2催化加氢制乙二醇。主要发生如下反应:
ⅰ.(COOCH3)2(g)+2H2(g)
CH3OOCCH2OH(g)+CH3OH(g) ΔH1>0
ⅱ.(COOCH3)2(g)+4H2(g)
HOCH2CH2OH(g)+2CH3OH(g) ΔH2>0
测得(COOCH3)2的转化率及CH3OOCCH2OH、HOCH2CH2OH 的选择性与温度的关系如图所示。
已知:选择性定义为
n生成(C H 3OOCC H 2OH )或n生成( HOC H 2C H 2OH )
n总转化[(COOC H 3)2]
×100%。下列说法正确的是( )
A.曲线M 表示(COOCH3)2的转化率随温度变化曲线
B.192~198 ℃范围内,CH3OOCCH2OH 的选择性随温度升高而增大
C.保持其他条件不变,加快气体的流速可以提高(COOCH3)2的转化率
D.195 ℃时,生成CH3OH 的物质的量为1.455 mol
【答案】D
【解析】A.根据题意,随着温度升高,反应ⅰ、ⅱ均正向移动,(COOCH3)2的转化率增大,故曲线
M 不代表(COOCH3)2 的转化率随温度变化曲线,A 错误;B.曲线R 是HOCH2CH2OH 的选择
性,195 ℃时曲线M 与曲线R 相交,则曲线M 是CH3OOCCH2OH 的选择性,根据图像,192~198
℃范围内,CH3OOCCH2OH 的选择性随温度升高而减小,B 错误;C.加快气体的流速时,气体来不
及在催化剂表面反应,(COOCH3)2 的转化率会降低,C 错误;D.195 ℃时(COOCH3)2 的转化率为
97%,即转化的n(COOCH3)2=0.97 mol,由图像知,195 ℃时CH3OOCCH2OH 和HOCH2CH2OH 的
选
择
性
相
等
,
则
n(CH3OOCCH2OH)=n(HOCH2CH2OH)=0.485 mol,
此
时
n(CH3OH)=n(CH3OOCCH2OH)+2n(HOCH2CH2OH)=1.455 mol,D 正确。
本讲感悟
疑点:
盲点:
【真题再现●明考向】
1.（2025·重庆，17(3)）利用弛豫法可研究快速反应的速率常数(k，在一定温度下为常数)，
其原理是通过微扰(如瞬时升温)使化学平衡发生偏离，观测体系微扰后从不平衡态趋向新
平衡态所需的弛豫时间(τ)，从而获得k 的信息。对于H2O
H++OH-，若将纯水瞬时升温
到25 ℃，测得τ=4.0×10-5s。
已知：25 ℃时，c(H2O)=55.6 mol·L-1，v(正)=k1c(H2O)，v(逆)=k2c(H+)c(OH-)，τ=
1
k1+2k2 xc
(xc为H+的平衡浓度)。
下列能正确表示瞬时升温后反应建立新平衡的过程示意图为 。
【答案】D
【解析】瞬时升温后，正、逆反应速率突变增大，平衡正向移动，但水的浓度是恒定的，正
反应速率不再变化，逆反应速率逐渐增大，所以建立新平衡的过程示意图为D。
2.(2024·山东，15 改编)逆水气变换反应：CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g) ΔH>0。一定压力
下，按CO2、H2物质的量之比n(CO2)∶n(H2)=1∶1 投料，T1、T2温度时反应物摩尔分数随
时间变化关系如图所示。已知该反应的速率方程为v=kc0.5(H2)c(CO2)，T1、T2温度时反应速
率常数k 分别为k1、k2。下列说法正确的是( )
A.k1<k2
B.T1、T2温度下达平衡时反应速率的比值：
v(T 1)
v(T 2)<
k1
k2
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.T2温度下，改变初始投料比例，可使平衡时各组分摩尔分数与T1温度时相同
【答案】B
【解析】根据分析，T1比T2反应速率快，T1>T2，反应速率常数与温度有关，结合反应速率方
程知k1>k2，A 项错误；反应的速率方程为v=kc0.5(H2)c(CO2)，则
v(T 1)
v(T 2)=
k1c1
0.5( H 2)c1(C O2)
k2c2
0.5( H 2)c2(C O2)，
T1温度下达到平衡时反应物的摩尔分数低于T2温度下平衡时，
c1
0.5( H 2)c1(C O2)
c2
0.5( H 2)c2(C O2)<1，则
v(T 1)
v(T 2)
<k1
k2
，B 项正确；温度不变，仅改变体系初始压力，虽然平衡不移动，但反应物的浓度改变，
反应速率改变，反应达到平衡的时间改变，C 项错误；T2温度下，改变初始投料比，相当于
改变某一反应物的浓度，达到平衡时H2和CO2的摩尔分数不可能相等，D 项错误。
3.(2024·海南，7)已知298 K、101 kPa 时，CO2(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.5
kJ·mol-1。该反应在密闭的刚性容器中分别于T1、T2 温度下进行，CO2 的初始浓度为0.4
mol·L-1，c(CO2)-t 关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.T1>T2
B.T1下反应达到平衡时c(CH3OH)=0.15 mol·L-1
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
【答案】D
【解析】由题干图像信息可知，平衡时CO2的浓度T1温度下比T2温度下的大，即T1到T2平衡
正向移动，而结合题干方程式可知，该反应的正反应是一个放热反应，即降低温度平衡正向
移动，即T1>T2，A 正确；T1温度下达到平衡时CO2的浓度为0.25 mol·L-1，即CO2的浓度改变
量为0.40 mol·L-1-0.25 mol·L-1=0.15 mol·L-1，则T1 温度下反应达到平衡时c(CH3OH)=0.15
mol·L-1，B 正确；在温度均为T1时，使用催化剂1 达到平衡所需要的时间比使用催化剂2 更
长，即使用催化剂1 时的反应速率比使用催化剂2 的更慢，说明使用催化剂1 的反应活化能
比使用催化剂2 的大，C 正确；催化剂2 和催化剂3 达到平衡所需要的时间相同，但温度不同，
反应速率不同，说明使用催化剂2 和使用催化剂3 的反应历程不相同，D 错误。
4.(2024·黑吉辽，10)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.3 h 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.0~3 h 平均速率(异山梨醇)=0.014 mol·kg-1·h-1
D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
【答案】A
【解析】由图可知，3 h 后异山梨醇浓度继续增大，所以3 h 时，反应②未达到平衡状态，即
正、逆反应速率不相等，故A 错误；图像显示该温度下，15 h 后所有物质浓度都不再变化，
且此时山梨醇转化完全，即反应充分，而1，4⁃失水山梨醇仍有剩余，即反应②正向进行程度
小于反应①，所以该温度下的平衡常数：①>②，故B 正确；在0~3 h 内异山梨醇的浓度变化
量为0.042 mol·kg-1，所以平均速率(异山梨醇)=0.042mol·k g
−1
3 h
=0.014 mol·kg-1·h-1，故C 正确；
催化剂只能改变化学反应速率，不能改变物质平衡转化率，故D 正确。
5.(2025·山东，10)在恒容密闭容器中，Na2SiF6(s)热解反应所得固相产物和气相产物均为含
氟化合物。平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系(实线部分)如图所示。已知：T2
温度时，Na2SiF6(s)完全分解；体系中气相产物在T1、T3温度时的分压分别为p1、p3。下列
说法错误的是( )
A.a 线所示物种为固相产物
B.T1温度时，向容器中通入N2，气相产物分压仍为p1
C.p3小于T3温度时热解反应的平衡常数Kp
D.T1温度时，向容器中加入b 线所示物种，重新达平衡时逆反应速率增大
【答案】D
【解析】Na2SiF6(s)受热分解生成NaF 和SiF4两种氟化物，NaF 为离子晶体，SiF4为分子晶体，
熔点：NaF>SiF4，因此NaF 为固相产物，SiF4 为气相产物，则热解反应的化学方程式为
Na2SiF6(s)
2NaF(s)+SiF4(g)，根据曲线的变化趋势及变化比例，结合方程式可判断曲线a、
b、c 分别为NaF(s)、SiF4(g)、Na2SiF6(s)，A 正确；N2不与体系中任何物质反应，由于容器恒
容，因此SiF4的分压不变，仍为p1，B 正确；该反应的平衡常数Kp=p(SiF4)，由题图可知，温
度越高，Na2SiF6分解程度越大，平衡时p(SiF4)越大，即Kp越大，由于T2温度下Na2SiF6已完
全分解，因此升温至T3时，无法释放更多的SiF4，故p3小于T3温度时热解反应的平衡常数
Kp，C 正确；T1温度时，加入SiF4的瞬间，其分压增大，平衡逆向移动，由Kp=p(SiF4)知，重
新平衡后SiF4的分压仍为p1，即SiF4的浓度不变，故逆反应速率不变，D 错误。
6.（2025·河南，17(5)(6)）CaCO3的热分解与NixPy催化的CH4重整结合，可生产高纯度合
成气(H2+CO)，实现碳资源的二次利用。主要反应如下：
反应Ⅰ：CaCO3(s)⥫⥬CaO(s)+CO2(g) ΔH1=+178 kJ·mol-1
反应Ⅱ：CH4(g)+CO2(g)⥫⥬2H2(g)+2CO(g) ΔH2=+247 kJ·mol-1
反应Ⅲ：H2(g)+CO2(g)⥫⥬H2O(g)+CO(g) ΔH3=+41 kJ·mol-1
回答下列问题：
(5)在温度分别为T1、T2和T3下，CH4的平衡转化率与压强的关系如图所示，反应温度最高
的是 (填“T1”“T2”或“T3”)，原因是
。
(6)一定温度、100 kPa 下，向体系中加入1.0 mol CaCO3和1.0 mol CH4，假设此条件下其他
副反应可忽略，恒压反应至平衡时，体系中CaCO3转化率为80%，CH4转化率为60%，CO
物质的量为1.3 mol，反应Ⅲ的平衡常数Kp= (保留小数点后一位)，此时原位CO2
利用率为
。已知：原位
CO2
利用率
=
[nCaC O3(初始)−nCaC O3(平衡)]−nC O2(平衡)
nCaC O3(初始)
×100%
【答案】(5)T1 反应Ⅱ是吸热反应，压强一定时，温度升高，平衡正向移动，CH4平衡转化
率增大 (6)1.2 70%
【解析】(6)CaCO3平衡转化率为80%，则反应Ⅰ生成的n(CO2)=0.8 mol，CH4平衡转化率为
60%，则反应Ⅱ中CH4转化1 mol×60%=0.6 mol。则
C H 4(g)
+
C O2(g)
⥫⥬
2 H 2(g)
+
2CO(g)
转化量/mol
0.6
0.6
1.2
1.2
平衡时CO 的物质的量为1.3 mol，则反应Ⅲ生成0.1 mol CO，则
H 2(g)
+
C O2(g)
⥫⥬
H 2O(g)
+
CO(g)
转化量/mol
0.1
0.1
0.1
0.1
平衡量/mol
1.1
0.1
0.1
1.3
反应Ⅲ为气体分子数不变的反应，可用物质的量代替分压计算平衡常数，故反应Ⅲ的Kp=
p(CO)· p( H 2O)
p( H 2)· p(C O2) =n(CO)·n( H 2O)
n( H 2)·n(C O2) =1.3×0.1
1.1×0.1≈1.2，原位CO2利用率
=
[nCaC O3(初始)−nCaC O3(平衡)]−nC O2(平衡)
nCaC O3(初始)
×100%=1.0−0.2−0.1
1.0
×100%=70%。
高考热点总结
【限时训练】
（60 分钟）
基础落实
选择题只有1 个选项符合题意
1.SO2的催化氧化是硫酸工业中的重要反应: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( )
A.X 代表压强
B.L2>L1
C.Ka=Kb
D.若c 点的温度或压强分别为L2、X1,则c 点v 正(SO2)>v 逆(SO2)
【答案】D
【解析】A.X 如为压强,增大压强,平衡正向移动,转化率增大,正反应为放热反应,升高温度平衡
逆向移动,转化率减小,则X 表示温度,故A 错误;B.该反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡
正向移动,转化率增大,L 表示压强,应该L1>L2,故B 错误;C.X 表示温度,则a、b 点温度不同,则平
衡常数不同,故C 错误;D.c 点反应未达到平衡状态,平衡正向移动,则c 点v 正(SO2)>v 逆(SO2),故D
正确。
2.CO 和H2在一定条件下合成甲醇的反应为CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH。现在容积均为
1 L 的a、b、c、d、e 五个密闭容器中分别充入1 mol CO 和2 mol H2的混合气体,控温,进行实
验,测得相关数据如下图1 和图2。下列叙述不正确的是( )
A.该反应的ΔH<0
B.在500 ℃条件下达平衡时CO 的转化率为60%
C.平衡常数K1(300 ℃)<K2(500 ℃)
D.图2 中达化学平衡的点为c、d、e
【答案】C
【解析】A.根据图1,300 ℃时甲醇物质的量为0.8 mol,500 ℃时甲醇物质的量为0.6 mol,升高温
度,向逆反应方向移动,根据勒夏特列原理,该反应为放热反应,即ΔH<0,故A 说法正确;B.500 ℃
时甲醇的物质的量为0.6 mol,则消耗CO 的物质的量为0.6 mol,即CO 的转化率为0.6 mol/1
mol×100%=60%,故B 说法正确;C.化学平衡常数只受温度的影响,该反应为放热反应,升高温度,
平衡向逆反应方向进行,即化学平衡常数减小,即K1(300 ℃)>K2(500 ℃),故C 说法错误;D.a 到c
反应向正反应方向进行,还没有达到平衡,当达到平衡时,甲醇的物质的量最多,即c、d、e 为化
学平衡点,故D 说法正确。
3.25 ℃时, 向恒容容器中加入A 发生反应:①2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g);②2NO2(g)
N2O4(g)。反应体系中N2O5、NO2、O2的分压随时间t 的变化曲线如图所示。下列说法正确的
是( )
A.曲线C 表示NO2的分压随时间的变化曲线
B.25 ℃时,反应②的压强平衡常数Kp=1
8 kPa-1
C.当O2、N2O4的分压相等时,反应②中的NO2转化率为12.5%
D.t1 min 后,保持温度和体积不变,再充入NO2(g),则O2(g)的分压增大
【答案】B
【解析】起始时刻N2O5分压为40 kPa,发生反应①完全转化为二氧化氮和氧气,氧气分压为20
kPa,二氧化氮发生反应②部分转化为四氧化二氮,平衡时二氧化氮分压为16 kPa,A、B、C 分别
为N2O5、NO2、O2的分压随时间t 的变化曲线,A 错误;
Kp=
p( N 2O4)
p
2( N O2)
= 32 kPa
(16 kPa)
2 = 1
8 kPa-1,B 正确;某时刻O2、N2O4的分压相等为20 kPa 时:
二氧化氮的转化率为50%,C 错误;t1 min 后,保持温度和体积不变,再充入NO2(g)引起②化学平衡
发生移动,由勒夏特列原理知体系中总的物质的量依然增大,氧气的物质的量不变,氧气分压减
小,D 错误。
4.某密闭容器中充入等物质的量的A 和B,一定温度下发生反应A(g)+xB(g)
2C(g),达到平衡
后,在不同的时间段内反应物的浓度随时间的变化如图甲所示,正逆反应速率随时间的变化如图
乙所示,下列说法中正确的是( )
A.30~40 min 间该反应使用了催化剂
B.化学方程式中的x=1,正反应为吸热反应
C.30 min 时降低温度,40 min 时升高温度
D.前8 min A 的平均反应速率为0.08 mol·L-1·min-1
【答案】D
【解析】A 项,若使用催化剂,各物质浓度不变,故错误;由甲图像可知,A、B 的浓度变化相同,故
A、B 的化学计量数相同,都为1;由乙图像可知,30 min 时改变的条件为减小压强,40 min 时改变
的条件为升高温度,且升高温度平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应。前8 min A 的平
均反应速率为(2.00−1.36)mol· L
−1
8min
=0.08 mol·L-1·min-1。
5.一定条件下,在密闭容器中发生反应4NH3(g)+6NO(g)
5N2(g)+6H2O(g) ΔH<0,并建立平衡,
在t1和t3时分别改变一个条件,在t2和t4时反应达到新的平衡状态。图1 是正反应速率随时间
变化的图像,图2 是NO 的浓度随时间变化的图像,下列说法错误的是( )
A.t1时改变的条件是减小生成物浓度
B.t3时正、逆反应速率均增大
C.t3时改变的条件可能是加压或者升温
D.t4时的平衡常数小于t1时的平衡常数
【答案】C
【解析】A.由图1 可知,t1改变条件时,正反应速率在原来基础上逐渐减小;由图2 可知,t1改变条
件时,NO 的浓度在原来基础上逐渐减小,说明改变条件后平衡正向移动,只有减小生成物浓度才
能与两个图像的变化情况吻合,A 正确;B.由图1 可知,t3改变条件时,正反应速率在原来基础上突
增,由图2 可知,NO 的浓度在原来基础上逐渐增大,即化学平衡逆向移动,说明t3改变条件时,逆
反应速率大于正反应速率,即逆反应速率在原来基础上也是突增的,B 正确;C.由上分析可知,t3改
变条件时正、逆反应速率均突增,但由图2 可知,NO 的浓度在原来基础上是逐渐增大的,因此所
改变的条件只能是升温而不是加压,C 错误;D.由上述分析可知,t4时的温度高于t3时的,t3时的温
度等于t1时的,因此t4时的温度高于t1时的温度,升温平衡逆向移动,平衡常数减小,D 正确。
6.有关下列图像的分析正确的是( )
A.图1 所示图中的阴影部分面积的含义是某物质的物质的量的变化量
B.图2 表示在N2+3H2
2NH3达到平衡后,减少NH3浓度时速率的变化
C.图3 表示铝片与稀硫酸反应的速率随反应时间变化的曲线,说明t1时刻溶液的温度最高
D.图4 表示反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH<0,a、b、c 三点中,a 点时SO2的转化率最高
【答案】D
【解析】A.Δc=vΔt,所以阴影部分面积表示物质的量浓度变化量,故A 错误;B.减少NH3浓度,正
反应速率不可能增大,正、逆反应速率都减小,且平衡正向移动,故B 错误;C.铝片与稀硫酸反应
为放热反应,体系温度升高,反应速率加快,但氢离子浓度不断减小,最高点后反应速率减慢,最高
点以后,反应仍在放热,故t1时刻溶液的温度不是最高,故C 错误;D.起始时二氧化硫越少,氧气越
多,则二氧化硫的转化率越大,a 点SO2的转化率最大,故D 正确。
7.某温度下,在容积为2 L 的刚性固定容器中加入1 mol 环戊烯(
)和1 mol I2发生可逆反应
(g)+I2(g)
(g)+2HI(g) ΔH>0,实验测得容器内压强随时间的变化关系如图所示。下
列说法错误的是( )
A.0~2 min 内,环戊烯的平均反应速率为0.10 mol·L-1· min-1
B.环戊烯的平衡转化率为50%
C.高温低压有利于提高环戊烯的平衡转化率
D.该温度下,反应的平衡常数为K=2
【答案】D
【解析】同温同体积下,压强之比等于物质的量之比,根据图中信息及方程式可知,压强增大
0.20 倍,消耗0.4 mol 环戊烯,所以0~2 min 内,环戊烯的平均反应速率为
0.4 mol
2 L×2min=0.10
mol·L-1· min-1,A 正确;平衡时,压强增大0.25 倍,消耗0.5 mol 环戊烯,其平衡转化率为50%,B 正
确;该反应为吸热反应,且生成物中气体的系数之和大于反应物中气体系数之和,升高温度、减
小压强有利于提高环戊烯的平衡转化率,C 正确;平衡时n(I2)=n(环戊烯)=n(
)=0.5 mol、
n(HI)=1 mol,该反应的平衡常数为K=
0.5
2 ×( 1
2 )
2
( 0.5
2 )
2
=1,D 错误。
8.已知:在700 ℃的恒温、恒容密闭容器中发生反应3CH4(g)+2N2(g)
3C(s)+4NH3(g),若CH4
与N2在不同投料比
n(C H 4)
n( N 2) 时CH4的平衡转化率如图所示,下列说法正确的是( )
A.n(CH4)/n(N2)越大,CH4的转化率越高
B.a 点对应的平衡常数比c 点的大
C.b 点对应的NH3的体积分数为26%
D.不改变投料比,增加n(N2)时,NH3体积分数增大
【答案】D
【解析】由图像看出,CH4的转化率随
n(C H 4)
n( N 2) 的增大而降低,A 错误;a、b 两点的温度相同,平衡
常数只与温度有关,则平衡常数不变,B 错误;b 点甲烷转化率为22%,
n(C H 4)
n( N 2) =0.75,则设甲烷为3
mol,氮气为4 mol,
则NH3的体积分数约为
0.88
2.34+3.56+0.88×100%=13%,C 错误;不改变投料比,增加n(N2)时,必然
增加甲烷,平衡正向移动,氨气体积分数增加,D 正确。
9.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 的平衡常数为K2,则K1 (填“>”“=”或
“<”)K2。
【答案】(1)0.02 mol·L-1·min-1 (2)1∶2
(3)变大 (4)④⑥ ④ (5)>
【解析】(1)0~10 min 内v(A)=
(0.45−0.25)mol· L
−1
10min
=0.02 mol·L-1·min-1。(2)根据图像可知,0~10 min 内A 的物质的量浓度减少
量为0.20 mol·L-1,C 的物质的量浓度增加量为0.40 mol·L-1,x、y 之比等于A、C 的物质的量浓度
变化量之比,故x∶y=0.20 mol·L-1∶0.40 mol·L-1=1∶2。(3)该反应是气体分子数增大的反应,而容
器容积不变,因此0~10 min 容器内压强变大。(4)根据图像可知,10 min 时改变条件后,A、C 的浓
度瞬时不变且随后反应速率加快,故改变的条件可能是升温或加入催化剂;16 min 时改变条件后,
A、C 的浓度瞬时不变,且随后A 的浓度逐渐增大,C 的浓度逐渐减小,说明平衡逆向移动,故改变
的条件可能是升温。(5)升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,则K1>K2。
能力提升
10.含氮化合物在生活、生产、研究领域至关重要。我国学者在容积不变的刚性容器中按投料
比
n( H 2)
n( NO)=1 发生反应2H2(g)+2NO(g)
N2(g)+2H2O(g) ΔH=-664.1 kJ·mol-1,不同催化剂条件
下, 反应相同时间测得NO 转化率与温度的关系如图所示。且研究表明该反应
v=kcm(H2)·c2(NO),其中k 为速率常数。下列说法错误的是( )
A.当使用催化剂乙时,温度高于350 ℃ NO 转化率下降是由于反应放热,达到平衡后,升高温度
使平衡逆向移动
B.使用催化剂甲比使用催化剂乙正反应的活化能更低
C.对于反应2H2(g)+2NO(g)
N2(g)+2H2O(g),其他条件不变,加压使平衡正向移动
D.T1 ℃的初始速率为v0,当H2转化率为60%时,反应速率为0.064v0,由此可知m=1
【答案】A
【解析】当使用催化剂乙时,温度低于350 ℃时,催化剂的活性随温度升高逐渐增强,反应速率
加快,NO 转化率也增大,温度高于350 ℃时,催化剂活性降低甚至失去活性,反应速率下降,导致
NO 转化率下降,A 错误;单位时间内,使用催化剂甲比使用催化剂乙反应速率快,NO 转化率高,则
使用催化剂甲比使用催化剂乙正反应的活化能更低,B 正确;设初始一氧化氮和氢气的物质的量
均为1 mol,容器体积为1 L,则初始一氧化氮和氢气的浓度均为1 mol·L-1,v0=k×1m×12=k,当H2转化
率为60% 时,c(H2)=0.4 mol·L-1,c(NO)=0.4 mol·L-1, 此时的反应速率为0.064v0, 则有
0.064v0=k×0.4m×0.42=v0×0.4m×0.42,解得m=1,D 正确。
11.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
【答案】D
【解析】由图像可知,压强一定时,温度越高,CH4 的平衡转化率越高,故正反应为吸热反
应,ΔH>0,A 项正确;该反应为气体分子总数增加的反应,压强越大,甲烷的平衡转化率越小,故压
强:p4>p3>p2>p1,B 项正确;压强为p4、温度为1 100 ℃时,甲烷的平衡转化率为80.00%,故平衡时
各物质的浓度分别为c(CH4)=0.02 mol·L-1,c(CO2)=0.02 mol·L-1,c(CO)=0.16 mol·L-1,c(H2)=0.16
mol·L-1,平衡常数K=0.16
2×0.16
2
0.02×0.02 ≈1.64,C 项正确;压强为p4时,y 点未达到平衡,此时v 正>v 逆,D 项
错误。
12. 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=
n生成(CO)
n生成(C O2)+n生成(CO)×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 的选择性减小
C.一定温度下,增大
n(C2 H 5OH )
n( H 2O)
乙醇平衡转化率降低
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
【答案】C
【解析】根据已知反应①C2H5OH(g)+3H2O(g)===2CO2(g)+6H2(g) ΔH=+173.3 kJ·mol-1,反应②
CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1,温度较低时,以反应①为主,CO2的选择性最
大,CO 的选择性最小,随着温度的升高,反应速率加快,CO2的选择性逐渐减小,CO 的选择性逐渐
增大,H2的产率逐渐升高,所以图中③代表CO 的选择性,①代表CO2的选择性,②代表H2的产率,
以此解题。A.由分析可知②代表H2的产率,故A 错误;B.由分析可知升高温度,平衡时CO 的选
择性增大,故B 错误;C.一定温度下,增大
n(C2 H 5OH )
n( H 2O)
,可以认为开始时水蒸气的物质的量不变,
增大乙醇的物质的量,乙醇的平衡转化率降低,故C 正确;D.加入CaO 同时吸收CO2和水蒸气,无
法判断平衡如何移动,无法判断如何影响平衡时H2产率,故D 错误。
13.用H2还原CO2可以在一定条件下合成CH3OH(不考虑副反应):CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)
+H2O(g) ΔH<0。恒压下,CO2和H2的起始物质的量之比为1∶3 时,该反应在无分子筛膜时甲
醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示,其中分子筛膜能选择性分离
出H2O。
①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为
。
②P 点甲醇产率高于T 点的原因为
。
③根据上图,在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为 ℃。
【答案】①该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动(或平衡常数减小) ②分子筛膜从反应
体系中不断分离出H2O,有利于反应正向进行,甲醇产率升高 ③210
