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第40讲　化学反应速率与化学平衡图像
一、选择题（本题包括9小题，每小题只有一个选项符合题意）
1.合成氨反应达到平衡时，NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示。根据此图分析合成氨工业最有前途的研究方向是（　　）
A.提高分离技术
B.研制耐高压的合成塔
C.研制低温催化剂
D.探索不用N2和H2合成氨的新途径
2.硝酸厂常用催化还原法处理尾气，CH4在催化条件下可以将NO2还原为N2，反应原理为CH4（g）＋2NO2（g）CO2（g）＋N2（g）＋2H2O（l）　ΔH＜0，NO2（g）的平衡转化率随温度或压强的变化如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.速率大小：va＞vc
B.p1＜p2
C.平衡常数：Ka＜Kb＜Kc
D.使用合适的催化剂，NO2的平衡转化率增大
3.已知反应：CO（g）＋3H2（g）CH4（g）＋H2O（g）。起始以物质的量之比为1∶1充入反应物，不同压强条件下，H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示（M、N点标记为）。下列有关说法正确的是（　　）
A.上述反应的ΔH＜0
B.N点时的反应速率一定比M点的快
C.降低温度，H2的转化率可达到100％
D.工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强
4.汽车尾气净化的主要原理为2NO（g）＋2CO（g）2CO2（g）＋N2（g）　ΔH。在密闭容器中发生该反应时，c（CO2）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线，如图所示。下列说法中正确的是（　　）
A.T1＞T2，ΔH＞0
B.高温有利于该反应自发进行
C.固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率，增大CO转化率
D.其他条件保持不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，该反应平衡常数K减小
5.有一反应：2A＋B2C，其中A、B、C均为气体，如图所示的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线，x轴表示温度，y轴表示B的转化率，图中有a、b、c三点，则下列描述正确的是（　　）
A.该反应是放热反应
B.b点时混合气体的平均摩尔质量不再变化
C.T1温度下若由a点达到平衡，可以采取增大压强的方法
D.c点：v正＜v逆
6.25 ℃时，在恒容密闭容器中发生反应：N2O4（g）2NO2（g），反应过程中各气体浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.曲线甲表示NO2（g）浓度随时间的变化
B.a、b两点正反应速率大小：va＞vb
C.c点反应达到平衡
D.0～60 s，v（NO2）＝0.001 mol·L－1·s－1
7.（2025·贵阳摸底）已知合成氨反应：N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＜0，在一定投料比下反应相同时间，测得NH3的体积分数随温度的变化情况如图（不考虑催化剂受温度的影响）。下列说法正确的是（　　）
A.点a代表在该温度下的平衡点
B.点b处的反应速率：v正＜v逆
C.平衡常数值：Kc＞Kd
D.N2的转化率：点a＞点d
8.（2025·吕梁模拟）在不同温度、压强和相同催化剂条件下，初始时CO、H2分别为1 mol、2 mol，发生反应：CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g），平衡后混合气体中CH3OH（g）的体积分数（φ）如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.该反应的正反应活化能高于逆反应活化能
B.250 ℃时化学平衡常数关系：KA＞KB＞KC
C.压强大小关系：p1＞p2＞p3
D.p1时升温，逆反应速率增大，正反应速率减小
9.（2024·运城一模）向一恒容密闭容器中充入1 mol CH4和一定量的H2O，发生反应：CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）。CH4的平衡转化率按不同投料比x随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.该反应的正反应放热
B.投料比x：x1＞x2
C.b、c两点反应开始时的正反应速率：vb＞vc
D.a、c两点的平衡常数：Ka＞Kc
二、非选择题（本题包括1小题）
10.甲烷和CO2是主要的温室气体，高效利用甲烷和CO2对缓解大气变暖有重要意义。
（1）将一定量的甲烷和氧气混合发生反应：2CH4（g）＋O2（g）2CO（g）＋4H2（g），其他条件相同，在甲、乙两种不同催化剂作用下，相同时间内测得CH4转化率与温度变化的关系如图1所示。某同学判断c点一定没有达到平衡状态，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）CO2通过催化加氢可以合成乙醇，其反应原理为2CO2（g）＋6H2（g）C2H5OH（g）＋3H2O（g）　ΔH＜0。m＝，通过实验得到如下图像：
图2中m1、m2、m3最大的是　　　　。
（3）已知反应：CO2（g）＋4H2（g）CH4（g）＋2H2O（g）　ΔH＜0。
在一定条件下，反应体系中CO2的平衡转化率α（CO2）与L和X的关系如图3所示，L和X表示温度或压强。
①X表示的物理量是　　　　。
②L1　　　　　　　（填“＜”或“＞”）L2，判断理由是　　　　　　　　　　　　　。
第40讲　化学反应速率与化学平衡图像
1.C　由题图可知，NH3的体积分数随着温度的升高而显著下降，故要提高NH3的体积分数，必须降低温度，但目前所用催化剂铁触媒的活性最高时的温度为500 ℃，故最有前途的研究方向为研制低温催化剂。
2.B　相同条件下，温度越高，反应速率越快，则va＜vc，A错误；该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，NO2的平衡转化率增大，则p1＜p2，B正确；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则Ka＞Kb＞Kc，C错误；催化剂能改变反应速率，不能使平衡移动，不改变物质平衡转化率，D错误。
3.A　根据题图，随着温度的升高，H2的平衡转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即ΔH＜0，A项正确；N点压强大于M点，M点温度高于N点，因此不能确定两点反应速率的快慢，B项错误；此反应是可逆反应，反应不能进行完全，C项错误；采用更高的压强对设备的要求更高，增加生产成本，D项错误。
4.D　温度高，反应速率快，先达到平衡，故T1＞T2，温度升高，CO2的浓度减小，平衡逆向移动，说明ΔH＜0，A错误；该反应ΔH＜0，ΔS＜0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，且ΔG＜0时，反应可以自发进行，故该反应低温时可以自发进行，B错误；催化剂不能使平衡发生移动，不能改变转化率，C错误；升高温度，活化分子增多，正、逆反应速率都增大，该反应ΔH＜0，故升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，D正确。
5.B　升高温度，B的转化率增大，说明平衡正向移动，该反应的正反应是吸热反应，A错误；在T1温度下，由a点达到平衡时，B的转化率不断减小，若采取加压措施，结合化学方程式可知，B的转化率会不断增大，C错误；在T2温度下，c点未达到平衡状态，B的转化率小于平衡转化率，说明反应正向进行，v正＞v逆，D错误。
6.B　由题图可知，开始至平衡时，甲的浓度减少0.06 mol·L－1，对应生成乙的浓度为0.12 mol·L－1，由反应N2O4（g）2NO2（g）可知，曲线乙表示NO2（g）浓度随时间的变化，A错误；随反应的进行，浓度减小，反应速率减小，则va＞vb，B正确；c点之后浓度仍在变化，c点不是平衡状态，C错误；0～60 s，v（NO2）＝＝0.002 mol·L－1·s－1，D错误。
7.C　该反应为放热反应，若点a代表该温度下的平衡点，则升高温度平衡逆向移动，NH3的体积分数应减小，而点c NH3的体积分数大于点a，故点a不是该温度下的平衡点，A项错误；点b处未达到平衡，故反应正向进行，反应速率：v正＞v逆，B项错误；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数值减小，则Kc＞Kd，C项正确；点a氨气的体积分数小于点d氨气的体积分数，则N2的转化率：点a＜点d，D项错误。
8.C　温度越高，甲醇的体积分数越小，说明反应放热，则正反应的活化能小于逆反应活化能，A错误；化学平衡常数大小只与温度有关，温度不变则化学平衡常数不变，因此250 ℃时，KA＝KB＝KC，B错误；p1＞p2＞p3，C正确；升高温度，正、逆反应速率均增大，D错误。
9.C　由图可知，投料比x相同时，随温度升高，CH4的平衡转化率增大，说明该反应为吸热反应；n（H2O）越大，投料比x＝越小，温度相同时，CH4的平衡转化率越大，则x1＜x2。由图可知，随着温度升高，CH4的转化率增大，平衡正向移动，该反应的正反应是吸热反应，A错误；相同温度下，x越大，相当于增大CH4的物质的量，甲烷的平衡转化率越小，故x1＜x2，B错误；b点和c点温度相同，CH4的起始物质的量都为1 mol，b点x值小于c点，b点加水多，反应物浓度大，则开始时正反应速率：vb＞vc，C正确；a、c两点的温度不同，且c点温度高，该反应为吸热反应，故平衡常数：Ka＜Kc，D错误。
10.（1）催化剂不会影响平衡转化率，在其他条件相同的情况下，乙催化剂对应c点的转化率没有甲催化剂对应b点的转化率高，所以c点一定未达到平衡　（2）m1　（3）①温度　②＞　该反应的正反应为气体分子数减小的反应，其他条件一定时，增大压强，平衡右移，CO2的平衡转化率升高
解析：（1）催化剂不会影响平衡转化率，在其他条件相同的情况下，乙催化剂对应c点的转化率没有甲催化剂对应b点的转化率高，所以c点一定未达到平衡。（2）在相同温度下，增大n（H2），平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，所以m1＞m2＞m3。（3）①根据反应CO2（g）＋4H2（g）CH4（g）＋2H2O（g）　ΔH＜0 可知，其他条件一定时，升高温度，CO2的平衡转化率降低；其他条件一定时，增大压强，CO2的平衡转化率升高，则X表示的物理量是温度。②L表示压强，结合题图及分析可知，L1＞L2。
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课标要求
1.进一步加深理解外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
2.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
3.系统掌握化学平衡图像的分析方法，能正确解答实际工业生产中有关图像的问题。
类型一　用“先拐先平”原则解决单一变量的平衡图像问题
1.“转化率—时间”四种图像
以mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）　ΔH＝Q kJ·mol－1为例
p一定时，ΔH＜0 T一定时，m＋n＞p＋q
T一定时，m＋n＜p＋q T一定时，m＋n＝p＋q
【注意】 纵坐标也可以表示某组分的含量。
2.解答单一变量类图像题应遵循的原则和方法
“先拐先平，数值大”原则 分析反应由开始（起始物质相同时）至达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。 ①若为温度变化引起，温度较高时，反应达到平衡所需时间短。如甲图500 ℃时先达平衡。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达到平衡所需时间短。如乙、丙、丁图1.01×107 Pa时先达到平衡
掌握图像中反应规律的判断方法 ①图甲中，升高温度，A的转化率降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。 ②图乙中，增大压强，A的转化率升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积减小的反应。 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
1.密闭容器中进行的可逆反应：aA（g）＋bB（g）cC（g），在不同温度（T1和T2）及压强（p1和p2）下，混合气体中B的质量分数[w（B）]与反应时间（t）的关系如图所示。下列判断正确的是（　　）
A.T1＜T2，p1＜p2，a＋b＞c，正反应为吸热反应
B.T1＞T2，p1＜p2，a＋b＜c，正反应为吸热反应
C.T1＜T2，p1＞p2，a＋b＜c，正反应为吸热反应
D.T1＞T2，p1＞p2，a＋b＞c，正反应为放热反应
2.已知：4NH3（g）＋5O2（g）4NO（g）＋6H2O（g）　ΔH＝－1 025 kJ·mol－1，若反应起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是（　　）
类型二　用“定一议二”的方法解决多种变量的平衡图像问题
1.“转化率—温度—压强”四种图像
以mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）　ΔH＝Q kJ·mol－1为例
m＋n＞p＋q，ΔH＞0 m＋n＜p＋q，ΔH＜0
m＋n＞p＋q，ΔH＜0 m＋n＜p＋q，ΔH＞0
2.解答多种变量类图像题应运用“定一议二”原则
通过分析相同温度下不同压强时 用反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定化学方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如图甲中任取一条温度曲线研究，压强增大，A的转化率增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，图丙中任取横坐标一点作横坐标的垂直线，也能得出相同结论
通过分析相同压强下不同温度时 用反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如图丙中任取一条压强曲线研究，温度升高，A的转化率减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，图乙中任取横坐标一点作横坐标的垂直线，也能得出相同结论
1.在两个容积均为1 L的密闭容器中以不同的氢碳比[n（H2）/n（CO2）]充入H2和CO2，在一定条件下发生反应：2CO2（g）＋6H2（g）C2H4（g）＋4H2O（g）　ΔH。CO2的平衡转化率α（CO2）与温度的关系如图所示。
（1）该反应的ΔH　　　　（填“＞”“＜”或“＝”）0，判断的理由是　　　　　　　
　　　　　　　。
（2）在氢碳比为2.0时，Q点v（逆）　　　　（填“＞”“＜”或“＝”）P点的v（逆）。
2.（2024·郑州模拟）丙烷氧化脱氢制备丙烯的反应为C3H8（g）＋O2（g）C3H6（g）＋H2O（g）　ΔH＜0。一定条件下，恒压密闭容器中C3H8与O2起始物质的量比分别为2∶1、1∶1、1∶2、1∶3，平衡时C3H8的体积分数[φ（C3H8）]随温度、的变化关系如图所示。
（1）表示＝1∶2的曲线是　　　　（填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”）。
（2）T3　　　　　　　（填“＞”或“＜”）T4，原因是　　　　　　　　　　　　　。
（3）M点时，O2的转化率是　　　（保留三位有效数字）。
外界条件对化学平衡移动影响叙述题目的答题模板
类型三　化工生产中的复杂图像分析
关注典型四类图像，找到破译图像关键点
1.曲线上的每个点是否达到平衡状态
（1）往往需要通过曲线的升降趋势或斜率变化来判断，如果还未达到平衡则不能使用平衡移动原理，只有达到平衡以后的点才能应用平衡移动原理。
（2）如一定比例的CO2和H2在装有催化剂的反应器中发生反应：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH＝－63 kJ·mol－1。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示，温度为470 K时，图中P点没有处于平衡状态，在490 K之前，甲醇产率随着温度升高而增大的原因是温度越高化学反应速率越快。
2.催化剂的活性是否受温度的影响
（1）不同的催化剂因选择性不同受温度的影响也会不同。一般来说，催化剂的活性在一定温度下最高，低于或高于这个温度都会下降。
（2）如以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率关系如图所示。则根据两条曲线可以判断涉及影响反应速率的两个因素：催化剂和温度。250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250 ℃时，催化剂的催化效率降低。
3.不同的投料比对产率的影响
（1）可以根据“定一议二”的方法，根据相同投料比时温度或压强的改变对产率的影响或相同温度或压强下改变投料比时平衡移动的方向进行判断，确定反应的吸、放热或气体物质化学计量数和的相对大小。
（2）如将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为2CO2（g）＋6H2（g）CH3OCH3（g）＋3H2O（g）。已知在压强为a MPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率如图：
当投料比一定时，温度越高，CO2的转化率越低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。若温度不变，提高投料比，则提高了二氧化碳的转化率。
4.考虑副反应的干扰或影响
（1）试题往往会有一定的信息提示，尤其温度的改变影响较大。
（2）如磷石膏是湿法生产磷酸排出的工业废渣，主要成分是CaSO4·2H2O。用不同的还原剂可以将CaSO4还原，所得SO2可用于工业生产硫酸。以C作还原剂，向密闭容器中加入相同质量的几组不同值（C与CaSO4的物质的量之比）的混合物在1 100 ℃加热，结果如图所示。当值为0.5时，反应产物为CaO、SO2、CO2；当值大于0.7时，反应所得气体中SO2的体积分数不升反降，其可能原因是当值大于0.7时，原料中的还原剂C的含量增加，则高温下过量的C与CO2发生反应CO2＋C2CO，从而使得气体总体积增大（或部分转化为其他含S物质）。
乙醇—水催化重整可获得H2。其主要反应为
反应Ⅰ：C2H5OH（g）＋3H2O（g）2CO2（g）＋6H2（g）　ΔH＝＋173.3 kJ·mol－1
反应Ⅱ：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％。
（1）怎样判断哪条曲线代表H2的产率？哪条曲线代表CO2和CO的选择性？（问曲线意义）
（2）升高温度CO的选择性如何变化？解释原因。解释400 ℃以后H2的产率随温度变化的原因。（问温度对多重平衡的影响）
（3）提高乙醇平衡转化率的措施有哪些？（问反应条件的选择）
接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：
SO2（g）＋O2（g）SO3（g）　ΔH＝－98.9 kJ·mol－1
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所示：
依据图示判断哪种催化剂的催化性能最佳？（用“a”“b”“c”或“d”表示）（问催化效果及催化剂的选择）
一 单平衡体系中的图像分析
1.接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：SO2（g）＋O2（g）SO3（g）　ΔH＝－98.9 kJ·mol－1
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）与温度的关系如图所示，下列说法正确的是　　　　（填字母）。
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
2.用CO处理大气污染物N2O的反应为CO（g）＋N2O（g）CO2（g）＋N2（g）　ΔH＜0。在总压为100 kPa的恒容密闭容器中，充入一定量的CO（g）和N2O（g），在不同条件下达到平衡时，在T1 K时N2O的转化率随的变化曲线、＝1时N2O的转化率随的变化曲线分别如图所示。
（1）表示N2O的转化率随的变化曲线是　　　　（填“曲线Ⅰ”或“曲线Ⅱ”）。
（2）试比较温度T1、T2、T3、T4的大小并说明理由　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
二 多平衡体系的复杂图像
3.（2024·山东高考20题节选）水煤气是H2的主要来源，研究CaO对C-H2O体系制H2的影响，涉及主要反应如下：
C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）（Ⅰ）　ΔH1＞0
CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）（Ⅱ）　ΔH2＜0
CaO（s）＋CO2（g）CaCO3（s）（Ⅲ）　ΔH3＜0
压力p下，C-H2O-CaO体系达平衡后，图示温度范围内C（s）已完全反应，CaCO3（s）在T1温度时完全分解。气相中CO、CO2和H2摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则a线对应物种为　　　　　　（填化学式）。当温度高于T1时，随温度升高c线对应物种摩尔分数逐渐降低的原因是　　　　　　　　　　　　　　。
　　（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.（2024·吉林高考10题）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v（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
2.（2024·河北高考17题节选）硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂，工业上制备原理如下：
SO2（g）＋Cl2（g）SO2Cl2（g）ΔH＝－67.59 kJ·mol－1
恒容密闭容器中按不同进料比充入SO2（g）和Cl2（g），测定T1、T2、T3温度下体系达平衡时的Δp（Δp＝p0－p，p0为体系初始压强，p0＝240 kPa，p为体系平衡压强），结果如图。
图中温度由高到低的顺序为　　　　　　，判断依据为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
3.（2024·北京高考16题节选）在容积可变的密闭容器中，充入2n mol NO和n mol O2进行反应。在不同压强下（p1、p2），反应达到平衡时，测得NO转化率随温度的变化如图所示。解释y点的容器容积小于x点的容器容积的原因　　　　　　　　　　　　　。
4.（2024·江西高考16题节选）目前开采的天然气含有H2S，综合利用天然气制氢是实现“碳中和”的重要途径。CH4和H2S重整制氢的主要反应如下：
反应Ⅰ：CH4（g）＋2H2S（g）CS2（g）＋4H2（g）　ΔH1＝＋260 kJ·mol－1
反应Ⅱ：CH4（g）C（s）＋2H2（g）　ΔH2＝＋90 kJ·mol－1
反应Ⅲ：2H2S（g）S2（g）＋2H2（g）　ΔH3＝＋181 kJ·mol－1
回答下列问题：
保持反应器进料口总压为100 kPa。分别以8 kPa CH4、24 kPa H2S（He作辅气）与25 kPa CH4、75 kPa H2S进料，CH4平衡转化率与温度的关系如图，含有He的曲线为　　　　　，理由是　　　　　　　　　　　　　　。
第40讲　化学反应速率与化学平衡图像
【考点·全面突破】
类型一
关键能力突破
1.B　由（T1，p1）和（T1，p2）两条曲线可以看出：①温度相同（T1），但压强为p2时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以p2＞p1；②压强较大（即压强为p2）时对应的w（B）较大，说明增大压强平衡逆向移动，则a＋b＜c。由（T1，p2）和（T2，p2）两条曲线可以看出：①压强相同（p2），但温度为T1时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以T1＞T2；②温度较高（即温度为T1）时对应的w（B）较小，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应。
2.C　由于该反应的正反应为放热反应，温度升高平衡逆向移动，NO的含量降低，A项正确，C项错误；该反应的正反应是气体体积增大的反应，压强减小平衡正向移动，NO的含量增大，B项正确；催化剂的使用只能改变反应速率，不能使平衡发生移动，NO的含量不变，D项正确。
类型二
关键能力突破
1.（1）＜　随温度的升高，α（CO2）减小，说明平衡逆向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应　（2）＜
解析：（1）随温度升高，α（CO2）减小，说明正反应为放热反应，ΔH＜0。（2）Q点为非平衡点，该温度下，Q点到P点时α（CO2）增大，反应正向进行，Q点的v（正）＞v（逆），Q点到P点的过程中v（正）减小，v（逆）增大，故Q点的v（逆）＜P点的v（逆）。
2.（1）Ⅱ　（2）＞　该反应是放热反应，C3H8与O2起始物质的量比相同时，升高温度，平衡逆向移动，C3H8体积分数增大，故横坐标向左是升高温度，所以T3＞T4　（3）27.3％
解析：（1）减小相当于增大氧气的浓度，平衡向正反应方向移动，丙烷的转化率增大，体积分数减小，则表示＝1∶2的曲线是Ⅱ。（3）由图可知， M点时，起始＝1∶1，平衡时丙烷的体积分数为20％，设丙烷和氧气的起始物质的量都为1 mol，平衡时生成a mol丙烯，由题意可建立如下三段式：
×100％＝20％，解得a＝，则氧气的转化率为×100％≈27.3％。
类型三
典题示例研析
【例1】 （1）该反应为连续反应，开始时只发生反应Ⅰ，CO2的选择性为100％，CO的选择性约为0％；反应Ⅰ生成H2，反应Ⅱ消耗H2，当CO的选择性变大时，则H2的产率会下降，曲线②代表H2的平衡产率，曲线①代表CO2的选择性，曲线③代表CO的选择性。
（2）由图像信息可知，升高温度，CO的选择性增大。升高温度，反应Ⅰ、Ⅱ都正向移动，反应Ⅰ产生的CO2、H2又促进反应Ⅱ的正向移动，CO增加的程度大于CO2增大的程度，所以CO的选择性增大。
400 ℃以后H2的产率随温度的升高而减小，但升高温度反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡都正向移动，反应Ⅰ生成H2，反应Ⅱ消耗H2，只能说明，400 ℃以后，升高温度更有利于反应Ⅱ的进行，生成CO，消耗H2。
（3）反应Ⅰ是气体分子数增大的反应，反应Ⅱ是气体分子数不变的反应，所以减小压强可以使反应Ⅰ平衡正向移动；增大水蒸气的浓度，也可以使反应Ⅰ平衡正向移动；升高温度，反应Ⅰ、Ⅱ均向正反应方向移动，乙醇的平衡转化率也会提高。
【例2】 根据图示所知，在相同温度下，d催化剂对应SO2的转化率最高，催化性能最佳。
关键能力突破
1.cd
解析：由题图可知，温度高于一定值时，温度升高，反应速率减小，a错误；相同温度下，存在转化率大于0.88的情况，则α＝0.88的曲线不能代表平衡转化率，b错误；由图可知，α越大，反应速率最大值对应温度越低，c正确；可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度，d正确。
2.（1）曲线Ⅱ　（2）T1＞T2＞T3＞T4；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，N2O的转化率降低，故T1＞T2＞T3＞T4
解析：（1）该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，N2O的转化率降低，增大，N2O的转化率减小，则曲线Ⅱ表示N2O的转化率随的变化曲线，曲线Ⅰ表示＝1时N2O的转化率随的变化曲线。（2）该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，N2O的转化率降低，即越小，N2O的转化率越小，故T1＞T2＞T3＞T4。
3.H2　当温度高于T1，CaCO3（s）已完全分解，只发生反应Ⅱ，温度升高，反应Ⅱ平衡逆向移动，所以CO2的摩尔分数减小
解析：图示温度范围内C（s）已完全反应，则反应Ⅰ已经进行完全，反应Ⅱ和Ⅲ均为放热反应，从开始到T1，温度不断升高，反应Ⅱ和Ⅲ平衡逆向移动，依据反应Ⅱ，H2的量减少，摩尔分数减小，CO的量增多，摩尔分数增大，且二者摩尔分数变化斜率相同，所以a曲线代表H2的摩尔分数随温度的变化，b曲线代表CO的摩尔分数随温度的变化，c曲线代表CO2的摩尔分数随温度的变化；从开始到T1，CO2的摩尔分数升高，说明在这段温度范围内，反应Ⅲ占主导，当温度高于T1，CaCO3（s）已完全分解，只发生反应Ⅱ，所以CO2的摩尔分数减小。
【真题·体验品悟】
1.A　3 h时异山梨醇的浓度仍在增大，1，4-失水山梨醇的浓度仍在减小，说明此刻反应②未达到平衡状态，即正、逆反应速率不相等，A错误；由题图可知，3 h时山梨醇的浓度已为0，副产物的浓度不变，说明反应①、③均是不可逆反应，15 h后异山梨醇的浓度不再变化，1，4-失水山梨醇的浓度大于0，说明反应②是可逆反应，则该温度下的平衡常数：①＞②，B正确；0～3 h内平均速率v（异山梨醇）＝＝0.014 mol·kg－1·h－1，C正确；反应②使用催化剂能加快反应速率，缩短达到化学平衡状态的时间，但是催化剂对化学平衡移动无影响，故加入催化剂不改变其平衡转化率，D正确。
2.T3＞T2＞T1　Δp与生成的SO2Cl2的压强相等，该反应放热，升温平衡逆向移动，生成的SO2Cl2的量减少，Δp减小
解析：该反应为气体分子数减小的反应，由反应方程式可知，体系达平衡时，体系中减小的压强等于生成的SO2Cl2的压强，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，生成的SO2Cl2的量减少，则Δp减小，对照图像可知T1＜T2＜T3。
3.2NO＋O22NO2，该反应正向气体分子总数减小，同温时，p1条件下NO转化率高于p2，故p1＞p2，x、y点转化率相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响
解析：2NO＋O22NO2，该反应正向气体分子总数减小，同温时，p1条件下NO转化率高于p2，故p1＞p2，根据V＝nR，x、y点转化率相同，则气体的总物质的量相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响，故y点的容器容积小于x点的容器容积。
4.M　恒温恒压下充入稀有气体，平衡向气体分子数增大的方向移动
解析：恒温恒压下充入稀有气体，相当于减压，平衡向气体分子数增大的方向移动，即向正反应方向移动，CH4的平衡转化率增大，故含有He的曲线为M。
8 / 8(共76张PPT)
第40讲　化学反应速率与化学平衡图像
高中总复习·化学
课标要求
1. 进一步加深理解外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
2. 认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究领域
中的重要作用。
3. 系统掌握化学平衡图像的分析方法，能正确解答实际工业生产中有关图
像的问题。
考点·全面突破
01
真题·体验品悟
02
课时·跟踪检测
03
考点·全面突破
锁定要点，聚焦应用
类型一　用“先拐先平”原则解决单一变量的平衡图像问题
1. “转化率—时间”四种图像
以mA（g）＋nB（g） pC（g）＋qD（g）　ΔH＝Q kJ·mol－1为例
p一定时，ΔH＜0
T一定时，m＋n＞p＋q
T一定时，m＋n＜p＋q
T一定时，m＋n＝p＋q
【注意】 纵坐标也可以表示某组分的含量。
2. 解答单一变量类图像题应遵循的原则和方法
“先拐
先平，
数值
大”原
则 分析反应由开始（起始物质相同时）至达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。
①若为温度变化引起，温度较高时，反应达到平衡所需时间短。如甲图500 ℃时先达平衡。
②若为压强变化引起，压强较大时，反应达到平衡所需时间短。如乙、丙、丁图1.01×107 Pa时先达到平衡
掌握图像中反
应规律
的判断
方法 ①图甲中，升高温度，A的转化率降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。
②图乙中，增大压强，A的转化率升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积减小的反应。
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
1. 密闭容器中进行的可逆反应：aA（g）＋bB（g） cC（g），在不同
温度（T1和T2）及压强（p1和p2）下，混合气体中B的质量分数[w（B）]
与反应时间（t）的关系如图所示。下列判断正确的是（　　）
A. T1＜T2，p1＜p2，a＋b＞c，正反应为吸热反应
B. T1＞T2，p1＜p2，a＋b＜c，正反应为吸热反应
C. T1＜T2，p1＞p2，a＋b＜c，正反应为吸热反应
D. T1＞T2，p1＞p2，a＋b＞c，正反应为放热反应
√
解析：　由（T1，p1）和（T1，p2）两条曲线可以看出：①温度相同
（T1），但压强为p2时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以p2＞
p1；②压强较大（即压强为p2）时对应的w（B）较大，说明增大压强平衡
逆向移动，则a＋b＜c。由（T1，p2）和（T2，p2）两条曲线可以看出：
①压强相同（p2），但温度为T1时达到平衡所需的时间短，即反应速率
大，所以T1＞T2；②温度较高（即温度为T1）时对应的w（B）较小，说
明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应。
2. 已知：4NH3（g）＋5O2（g） 4NO（g）＋6H2O（g）　ΔH＝－1 025
kJ·mol－1，若反应起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的
是（　　）
√
解析：　由于该反应的正反应为放热反应，温度升高平衡逆向移动，NO
的含量降低，A项正确，C项错误；该反应的正反应是气体体积增大的反
应，压强减小平衡正向移动，NO的含量增大，B项正确；催化剂的使用只
能改变反应速率，不能使平衡发生移动，NO的含量不变，D项正确。
类型二　用“定一议二”的方法解决多种变量的平衡图像问题
1. “转化率—温度—压强”四种图像
以mA（g）＋nB（g） pC（g）＋qD（g）　ΔH＝Q kJ·mol－1为例
m＋n＞p＋q，ΔH＞0
m＋n＜p＋q，ΔH＜0
以mA（g）＋nB（g） pC（g）＋qD（g）　ΔH＝Q kJ·mol－1为例
m＋n＞p＋q，ΔH＜0
m＋n＜p＋q，ΔH＞0
2. 解答多种变量类图像题应运用“定一议二”原则
通过分析相同温度下不同压
强时 用反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定化学方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如图甲中任取一条温度曲线研究，压强增大，A的转化率增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，图丙中任取横坐标一点作横坐标的垂直线，也能得出相同结论
通过分析相同压强下不同温
度时 用反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如图丙中任取一条压强曲线研究，温度升高，A的转化率减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，图乙中任取横坐标一点作横坐标的垂直线，也能得出相同结论
1. 在两个容积均为1 L的密闭容器中以不同的氢碳比[n（H2）/n（CO2）]
充入H2和CO2，在一定条件下发生反应：2CO2（g）＋6H2（g） C2H4
（g）＋4H2O（g）　ΔH。CO2的平衡转化率α（CO2）与温度的关系如图
所示。
（1）该反应的ΔH （填“＞”“＜”或“＝”）0，判断的理由
是
。
＜
随温度的升高，α（CO2）减小，说明平衡逆向移动，即逆反应为吸热
反应，正反应为放热反应
解析：随温度升高，α（CO2）减小，说明正反应为放热反应，ΔH＜0。
（2）在氢碳比为2.0时，Q点v（逆） （填“＞”“＜”或“＝”）
P点的v（逆）。
解析：Q点为非平衡点，该温度下，Q点到P点时α（CO2）增大，反应正向进行，Q点的v（正）＞v（逆），Q点到P点的过程中v（正）减小，v（逆）增大，故Q点的v（逆）＜P点的v（逆）。
＜
2. （2024·郑州模拟）丙烷氧化脱氢制备丙烯的反应为C3H8（g）＋ O2
（g） C3H6（g）＋H2O（g）　ΔH＜0。一定条件下，恒压密闭容器中
C3H8与O2起始物质的量比分别为2∶1、1∶1、1∶2、1∶3，平衡时C3H8的
体积分数[φ（C3H8）]随温度、 的变
化关系如图所示。
（1）表示 ＝1∶2的曲线是 （填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”）。
Ⅱ
解析： 减小相当于增大氧气的浓度，平衡向正反应方向移动，丙烷的转化率增大，体积分数减小，则表示 ＝1∶2的曲线是Ⅱ。
（2）T3 （填“＞”或“＜”）T4，原因是

。
＞
该反应是放热反应，
C3H8与O2起始物质的量比相同时，升高温度，平衡逆向移动，C3H8体积分
数增大，故横坐标向左是升高温度，所以T3＞T4
（3）M点时，O2的转化率是 （保留三位有效数字）。
解析：由图可知， M点时，起始 ＝1∶1，平衡时丙烷的体积分数
为20％，设丙烷和氧气的起始物质的量都为1 mol，平衡时生成a mol丙
烯，由题意可建立如下三段式：
27.3％

×100％＝20％，解得a＝ ，则氧气的转化率为 ×100％
≈27.3％。
外界条件对化学平衡移动影响叙述题目的答题模板
类型三　化工生产中的复杂图像分析
关注典型四类图像，找到破译图像关键点
1. 曲线上的每个点是否达到平衡状态
（1）往往需要通过曲线的升降趋势或斜率变化来判断，如果还未达到
平衡则不能使用平衡移动原理，只有达到平衡以后的点才能应用平衡
移动原理。
（2）如一定比例的CO2和H2在装有催化剂的反应器中发生反应：CO2
（g）＋3H2（g） CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH＝－63 kJ·mol－1。体系
中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示，温度为470 K
时，图中P点没有处于平衡状态，在490 K之前，甲醇产率随着温度升高而
增大的原因是温度越高化学反应速率越快。
2. 催化剂的活性是否受温度的影响
（1）不同的催化剂因选择性不同受温度的影响也会不同。一般来说，催
化剂的活性在一定温度下最高，低于或高于这个温度都会下降。
（2）如以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转
化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率关系如图所
示。则根据两条曲线可以判断涉及影响反应速率
的两个因素：催化剂和温度。250～300 ℃时，温
度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过
250 ℃时，催化剂的催化效率降低。
3. 不同的投料比对产率的影响
（1）可以根据“定一议二”的方法，根据相同投料比时温度或压强的改
变对产率的影响或相同温度或压强下改变投料比时平衡移动的方向进行判
断，确定反应的吸、放热或气体物质化学计量数和的相对大小。
（2）如将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为2CO2（g）＋6H2（g） CH3OCH3（g）＋3H2O（g）。已知在压强为a MPa下，该反应
在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率如图：
当投料比一定时，温度越高，CO2的转化率越低，所以升温，平衡左移，
正反应为放热反应。若温度不变，提高投料比 ，则提高了二氧化
碳的转化率。
4. 考虑副反应的干扰或影响
（1）试题往往会有一定的信息提示，尤其温度的改变影响较大。
（2）如磷石膏是湿法生产磷酸排出的工业废渣，主要成分是
CaSO4·2H2O。用不同的还原剂可以将CaSO4还原，所得SO2可用于工业生
产硫酸。以C作还原剂，向密闭容器中加入相同质量的几组不同 值（C与
CaSO4的物质的量之比）的混合物在1 100 ℃加热，结果如图所示。当 值
为0.5时，反应产物为CaO、SO2、CO2；当 值大于0.7时，反应所得气体
中SO2的体积分数不升反降，其可能原因是当 值大于0.7时，原料中的还
原剂C的含量增加，则高温下过量的C与CO2发生反应
CO2＋C 2CO，从而使得气体总体积增大（或部分
转化为其他含S物质）。
乙醇—水催化重整可获得H2。其主要反应为
反应Ⅰ：C2H5OH（g）＋3H2O（g） 2CO2（g）＋6H2（g）　ΔH＝＋
173.3 kJ·mol－1
反应Ⅱ：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％。
（1）怎样判断哪条曲线代表H2的产率？哪条曲线代表CO2和CO的选择
性？（问曲线意义）
答案：该反应为连续反应，开始时只发生反应Ⅰ，CO2的选择性为100％，
CO的选择性约为0％；反应Ⅰ生成H2，反应Ⅱ消耗H2，当CO的选择性变大
时，则H2的产率会下降，曲线②代表H2的平衡产率，曲线①代表CO2的选
择性，曲线③代表CO的选择性。
（2）升高温度CO的选择性如何变化？解释原因。解释400 ℃以后H2的产
率随温度变化的原因。（问温度对多重平衡的影响）
答案：由图像信息可知，升高温度，CO的选择性增大。升高温度，反应
Ⅰ、Ⅱ都正向移动，反应Ⅰ产生的CO2、H2又促进反应Ⅱ的正向移动，CO增加
的程度大于CO2增大的程度，所以CO的选择性增大。
400 ℃以后H2的产率随温度的升高而减小，但升高温度反应Ⅰ和反应Ⅱ的平
衡都正向移动，反应Ⅰ生成H2，反应Ⅱ消耗H2，只能说明，400 ℃以后，升
高温度更有利于反应Ⅱ的进行，生成CO，消耗H2。
（3）提高乙醇平衡转化率的措施有哪些？（问反应条件的选择）
答案：反应Ⅰ是气体分子数增大的反应，反应Ⅱ是气体分子数不变的反应，
所以减小压强可以使反应Ⅰ平衡正向移动；增大水蒸气的浓度，也可以使反
应Ⅰ平衡正向移动；升高温度，反应Ⅰ、Ⅱ均向正反应方向移动，乙醇的平衡
转化率也会提高。
接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：
SO2（g）＋ O2（g） SO3（g）　ΔH＝－98.9 kJ·mol－1
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所示：
依据图示判断哪种催化剂的催化性能最佳？（用“a”“b”“c”或“d”表示）（问催化效果及催化剂的选择）
答案：根据图示所知，在相同温度下，d催化剂对应SO2的转化率最高，催化性能最佳。
一 单平衡体系中的图像分析
1. 接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：SO2（g）＋ O2（g）
SO3（g）　ΔH＝－98.9 kJ·mol－1
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）与温度的关系如图所示，下列说法正确
的是 （填字母）。
cd
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
解析：由题图可知，温度高于一定值时，温度升高，反应速率减小，a错
误；相同温度下，存在转化率大于0.88的情况，则α＝0.88的曲线不能代
表平衡转化率，b错误；由图可知，α越大，反应速率最大值对应温度越
低，c正确；可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度，d正确。
2. 用CO处理大气污染物N2O的反应为CO（g）＋N2O（g） CO2（g）＋
N2（g）　ΔH＜0。在总压为100 kPa的恒容密闭容器中，充入一定量的CO
（g）和N2O（g），在不同条件下达到平衡时，在T1 K时N2O的转化率随
的变化曲线、 ＝1时N2O的转化率随 的变化曲线分别如
图所示。
解析：该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，N2O的转化率降低， 增大，N2O的转化率减小，则曲线Ⅱ表示N2O的转化率随 的变化曲线，曲线Ⅰ表示 ＝1时N2O的转化率随 的变化曲线。
（1）表示N2O的转化率随 的变化曲线是 （填“曲线Ⅰ”
或“曲线Ⅱ”）。
曲线Ⅱ
（2）试比较温度T1、T2、T3、T4的大小并说明理由

。
解析：该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，N2O的转化率降低，即 越小，N2O的转化率越小，故T1＞T2＞T3＞T4。
T1＞T2＞T3＞T4；
该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，N2O的转化率降低，故T1
＞T2＞T3＞T4
二 多平衡体系的复杂图像
3. （2024·山东高考20题节选）水煤气是H2的主要来源，研究CaO对C-H2O
体系制H2的影响，涉及主要反应如下：
C（s）＋H2O（g） CO（g）＋H2（g）（Ⅰ） ΔH1＞0
CO（g）＋H2O（g） CO2（g）＋H2（g）（Ⅱ） ΔH2＜0
CaO（s）＋CO2（g） CaCO3（s）（Ⅲ） ΔH3＜0
压力p下，C-H2O-CaO体系达平衡后，图示温度范围内C（s）已完全反
应，CaCO3（s）在T1温度时完全分解。气相中CO、CO2和H2摩尔分数随温
度的变化关系如图所示，则a线对应物种为 （填化学式）。当温度
高于T1时，随温度升高c线对应物种摩尔分数逐渐降低的原因是

。
H2
当温度
高于T1，CaCO3（s）已完全分解，只发生反应Ⅱ，温度升高，反应Ⅱ平衡
逆向移动，所以CO2的摩尔分数减小
解析：图示温度范围内C（s）已完全反应，则反应Ⅰ已经进行完全，反应Ⅱ
和Ⅲ均为放热反应，从开始到T1，温度不断升高，反应Ⅱ和Ⅲ平衡逆向移
动，依据反应Ⅱ，H2的量减少，摩尔分数减小，CO的量增多，摩尔分数增
大，且二者摩尔分数变化斜率相同，所以a曲线代表H2的摩尔分数随温度
的变化，b曲线代表CO的摩尔分数随温度的变化，c曲线代表CO2的摩尔分
数随温度的变化；从开始到T1，CO2的摩尔分数升高，说明在这段温度范
围内，反应Ⅲ占主导，当温度高于T1，CaCO3（s）已完全分解，只发生反
应Ⅱ，所以CO2的摩尔分数减小。
　　（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。
真题·体验品悟
感悟高考，明确方向
1. （2024·吉林高考10题）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v（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
√
解析：　3 h时异山梨醇的浓度仍在增大，1，4-失水山梨醇的浓度仍在减
小，说明此刻反应②未达到平衡状态，即正、逆反应速率不相等，A错
误；由题图可知，3 h时山梨醇的浓度已为0，副产物的浓度不变，说明反
应①、③均是不可逆反应，15 h后异山梨醇的浓度不再变化，1，4-失水山
梨醇的浓度大于0，说明反应②是可逆反应，则该温度下的平衡常数：①
＞②，B正确；0～3 h内平均速率v（异山梨醇）＝ ＝0.014
mol·kg－1·h－1，C正确；反应②使用催化剂能加快反应速率，缩短达到化学
平衡状态的时间，但是催化剂对化学平衡移动无影响，故加入催化剂不改
变其平衡转化率，D正确。
2. （2024·河北高考17题节选）硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂，工业上
制备原理如下：
SO2（g）＋Cl2（g） SO2Cl2（g）
ΔH＝－67.59 kJ·mol－1
恒容密闭容器中按不同进料比充入SO2（g）和Cl2（g），测定T1、T2、T3温度下体系达平衡时的Δp（Δp＝p0－p，p0为体系初始压强，p0＝240
kPa，p为体系平衡压强），结果如图。
图中温度由高到低的顺序为 ，判断依据为

。
T3＞T2＞T1
Δp与生成的
SO2Cl2的压强相等，该反应放热，升温平衡逆向移动，生成的SO2Cl2的量
减少，Δp减小
解析：该反应为气体分子数减小的反应，由反应方程式可知，体系达平衡
时，体系中减小的压强等于生成的SO2Cl2的压强，该反应为放热反应，升
高温度，平衡逆向移动，生成的SO2Cl2的量减少，则Δp减小，对照图像可
知T1＜T2＜T3。
3. （2024·北京高考16题节选）在容积可变的密闭容器中，充入2n mol NO
和n mol O2进行反应。在不同压强下（p1、p2），反应达到平衡时，测得
NO转化率随温度的变化如图所示。解释y点的容器容积小于x点的容器容
积的原因

。
2NO＋O2 2NO2，该反应正向气体分子总数减小，同温时，p1
条件下NO转化率高于p2，故p1＞p2，x、y点转化率相同，此时压强对容
积的影响大于温度对容积的影响
解析：2NO＋O2 2NO2，该反应正向气体分子总数减小，同温时，p1条件下NO转化率高于p2，故p1＞p2，根据V＝nR ，x、y点转化率相同，则气体的总物质的量相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响，故y点的容器容积小于x点的容器容积。
4. （2024·江西高考16题节选）目前开采的天然气含有H2S，综合利用
天然气制氢是实现“碳中和”的重要途径。CH4和H2S重整制氢的主要
反应如下：
反应Ⅰ：CH4（g）＋2H2S（g） CS2（g）＋4H2（g）　ΔH1＝＋260
kJ·mol－1
反应Ⅱ：CH4（g） C（s）＋2H2（g）　
ΔH2＝＋90 kJ·mol－1
反应Ⅲ：2H2S（g） S2（g）＋2H2（g）　
ΔH3＝＋181 kJ·mol－1
保持反应器进料口总压为100 kPa。分别以8 kPa CH4、24 kPa H2S（He作辅
气）与25 kPa CH4、75 kPa H2S进料，CH4平衡转化率与温度的关系如图，
含有He的曲线为 ，理由是
。
M
恒温恒压下充入稀有气体，平衡向气体
分子数增大的方向移动
回答下列问题：
解析：恒温恒压下充入稀有气体，相当于减压，平衡向气体分子数增大的方向移动，即向正反应方向移动，CH4的平衡转化率增大，故含有He的曲线为M。
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一、选择题（本题包括9小题，每小题只有一个选项符合题意）
1. 合成氨反应达到平衡时，NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所
示。根据此图分析合成氨工业最有前途的研究方向是（　　）
A. 提高分离技术
B. 研制耐高压的合成塔
C. 研制低温催化剂
D. 探索不用N2和H2合成氨的新途径
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解析：　由题图可知，NH3的体积分数随着温度的升高而显著下降，故要
提高NH3的体积分数，必须降低温度，但目前所用催化剂铁触媒的活性最
高时的温度为500 ℃，故最有前途的研究方向为研制低温催化剂。
2. 硝酸厂常用催化还原法处理尾气，CH4在催化条件下可以将NO2还原为
N2，反应原理为CH4（g）＋2NO2（g） CO2（g）＋N2（g）＋2H2O
（l）　ΔH＜0，NO2（g）的平衡转化率随温度或压强的变化如图所示。
下列说法正确的是（　　）
A. 速率大小：va＞vc
B. p1＜p2
C. 平衡常数：Ka＜Kb＜Kc
D. 使用合适的催化剂，NO2的平衡转化率增大
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解析：　相同条件下，温度越高，反应速率越快，则va＜vc，A错误；该
反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，NO2的平衡转化
率增大，则p1＜p2，B正确；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移
动，平衡常数减小，则Ka＞Kb＞Kc，C错误；催化剂能改变反应速率，不
能使平衡移动，不改变物质平衡转化率，D错误。
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3. 已知反应：CO（g）＋3H2（g） CH4（g）＋H2O（g）。起始以物质
的量之比为1∶1充入反应物，不同压强条件下，H2的平衡转化率随温度的
变化情况如图所示（M、N点标记为 ）。下列有关说法正确的是 （　　）
A. 上述反应的ΔH＜0
B. N点时的反应速率一定比M点的快
C. 降低温度，H2的转化率可达到100％
D. 工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强
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解析：　根据题图，随着温度的升高，H2的平衡转化率降低，说明平衡
向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即ΔH＜0，A项正确；N点压
强大于M点，M点温度高于N点，因此不能确定两点反应速率的快慢，B项
错误；此反应是可逆反应，反应不能进行完全，C项错误；采用更高的压
强对设备的要求更高，增加生产成本，D项错误。
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4. 汽车尾气净化的主要原理为2NO（g）＋2CO（g） 2CO2（g）＋
N2（g）　ΔH。在密闭容器中发生该反应时，c（CO2）随温度（T）、催
化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线，如图所示。下列说法中正确
的是（　　）
A. T1＞T2，ΔH＞0
B. 高温有利于该反应自发进行
C. 固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提
高化学反应速率，增大CO转化率
D. 其他条件保持不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，该反应平衡
常数K减小
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解析：　温度高，反应速率快，先达到平衡，故T1＞T2，温度升高，
CO2的浓度减小，平衡逆向移动，说明ΔH＜0，A错误；该反应ΔH＜0，
ΔS＜0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，且ΔG＜0时，反应可以自发进行，故该
反应低温时可以自发进行，B错误；催化剂不能使平衡发生移动，不能改
变转化率，C错误；升高温度，活化分子增多，正、逆反应速率都增大，
该反应ΔH＜0，故升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，D正确。
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5. 有一反应：2A＋B 2C，其中A、B、C均为气体，如图所示的曲线是
该反应在不同温度下的平衡曲线，x轴表示温度，y轴表示B的转化率，图
中有a、b、c三点，则下列描述正确的是（　　）
A. 该反应是放热反应
B. b点时混合气体的平均摩尔质量不再变化
C. T1温度下若由a点达到平衡，可以采取增大压强的方法
D. c点：v正＜v逆
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解析：　升高温度，B的转化率增大，说明平衡正向移动，该反应的正反
应是吸热反应，A错误；在T1温度下，由a点达到平衡时，B的转化率不断
减小，若采取加压措施，结合化学方程式可知，B的转化率会不断增大，C
错误；在T2温度下，c点未达到平衡状态，B的转化率小于平衡转化率，说
明反应正向进行，v正＞v逆，D错误。
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6. 25 ℃时，在恒容密闭容器中发生反应：N2O4（g） 2NO2（g），反应
过程中各气体浓度随时间的变化如图所示。
下列说法正确的是（　　）
A. 曲线甲表示NO2（g）浓度随时间的变化
B. a、b两点正反应速率大小：va＞vb
C. c点反应达到平衡
D. 0～60 s，v（NO2）＝0.001 mol·L－1·s－1
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解析：　由题图可知，开始至平衡时，甲的浓度减少0.06 mol·L－1，
对应生成乙的浓度为0.12 mol·L－1，由反应N2O4（g） 2NO2（g）可
知，曲线乙表示NO2（g）浓度随时间的变化，A错误；随反应的进
行，浓度减小，反应速率减小，则va＞vb，B正确；c点之后浓度仍在变
化，c点不是平衡状态，C错误；0～60 s，v（NO2）＝ ＝
0.002 mol·L－1·s－1，D错误。
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7. （2025·贵阳摸底）已知合成氨反应：N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g）　
ΔH＜0，在一定投料比下反应相同时间，测得NH3的体积分数随温度的变
化情况如图（不考虑催化剂受温度的影响）。下列说法正确的是（　　）
A. 点a代表在该温度下的平衡点
B. 点b处的反应速率：v正＜v逆
C. 平衡常数值：Kc＞Kd
D. N2的转化率：点a＞点d
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解析：　该反应为放热反应，若点a代表该温度下的平衡点，则升高温度
平衡逆向移动，NH3的体积分数应减小，而点c NH3的体积分数大于点a，
故点a不是该温度下的平衡点，A项错误；点b处未达到平衡，故反应正向
进行，反应速率：v正＞v逆，B项错误；该反应为放热反应，升高温度，平
衡逆向移动，平衡常数值减小，则Kc＞Kd，C项正确；点a氨气的体积分数
小于点d氨气的体积分数，则N2的转化率：点a＜点d，D项错误。
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8. （2025·吕梁模拟）在不同温度、压强和相同催化剂条件下，初始时
CO、H2分别为1 mol、2 mol，发生反应：CO（g）＋2H2（g） CH3OH
（g），平衡后混合气体中CH3OH（g）的体积分数（φ）如图所示。下列
说法正确的是（　　）
A. 该反应的正反应活化能高于逆反应活化能
B. 250 ℃时化学平衡常数关系：KA＞KB＞KC
C. 压强大小关系：p1＞p2＞p3
D. p1时升温，逆反应速率增大，正反应速率减小
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解析：　温度越高，甲醇的体积分数越小，说明反应放热，则正反应的
活化能小于逆反应活化能，A错误；化学平衡常数大小只与温度有关，温
度不变则化学平衡常数不变，因此250 ℃时，KA＝KB＝KC，B错误；p1＞
p2＞p3，C正确；升高温度，正、逆反应速率均增大，D错误。
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9. （2024·运城一模）向一恒容密闭容器中充入1 mol CH4和一定量的
H2O，发生反应：CH4（g）＋H2O（g） CO（g）＋3H2（g）。CH4的平
衡转化率按不同投料比x 随温度的变化曲线如图所示。下列说
法正确的是（　　）
A. 该反应的正反应放热
B. 投料比x：x1＞x2
C. b、c两点反应开始时的正反应速率：vb＞vc
D. a、c两点的平衡常数：Ka＞Kc
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解析：　由图可知，投料比x相同时，随温度升高，CH4的平衡转化率增
大，说明该反应为吸热反应；n（H2O）越大，投料比x＝ 越小，
温度相同时，CH4的平衡转化率越大，则x1＜x2。由图可知，随着温度升
高，CH4的转化率增大，平衡正向移动，该反应的正反应是吸热反应，A错
误；相同温度下，x 越大，相当于增大CH4的物质的量，甲
烷的平衡转化率越小，故x1＜x2，B错误；b点和c点温度相同，CH4的起始
物质的量都为1 mol，b点x值小于c点，b点加水多，反应物浓度大，则开始
时正反应速率：vb＞vc，C正确；a、c两点的温度不同，且c点温度高，该
反应为吸热反应，故平衡常数：Ka＜Kc，D错误。
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二、非选择题（本题包括1小题）
10. 甲烷和CO2是主要的温室气体，高效利用甲烷和
CO2对缓解大气变暖有重要意义。
（1）将一定量的甲烷和氧气混合发生反应：2CH4（g）
＋O2（g） 2CO（g）＋4H2（g），其他条件相同，
在甲、乙两种不同催化剂作用下，相同时间内测得CH4转化率与温度变化的关系如图1所示。某同学判断c点一定没有达到平衡状态，理由是

。
催化剂不会影响平衡转化率，在其他条件相同的情况下，乙催化剂对应c点
的转化率没有甲催化剂对应b点的转化率高，所以c点一定未达到平衡
解析：催化剂不会影响平衡转化率，在其他条件相同的情况下，乙催化剂对应c点的转化率没有甲催化剂对应b点的转化率高，所以c点一定未达到平衡。
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（2）CO2通过催化加氢可以合成乙醇，其反应原理为2CO2（g）＋6H2
（g） C2H5OH（g）＋3H2O（g）
ΔH＜0。m＝ ，通过实验得到如下图像：
图2中m1、m2、m3最大的是 。
m1
解析：在相同温度下，增大n（H2），平衡正向移动，CO2的平衡转
化率增大，所以m1＞m2＞m3。
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（3）已知反应：CO2（g）＋4H2（g） CH4（g）＋2H2O（g）　ΔH
＜0。
在一定条件下，反应体系中CO2的平衡转化率α（CO2）与L和X的关系如
图3所示，L和X表示温度或压强。
①X表示的物理量是 。
温度
②L1 （填“＜”或“＞”）L2，判断理由是

。
＞
该反应的正反应为气体
分子数减小的反应，其他条件一定时，增大压强，平衡右移，CO2的平衡
转化率升高
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解析： ①根据反应CO2（g）＋4H2（g） CH4（g）＋2H2O（g）　
ΔH＜0 可知，其他条件一定时，升高温度，CO2的平衡转化率降低；其他
条件一定时，增大压强，CO2的平衡转化率升高，则X表示的物理量是温
度。②L表示压强，结合题图及分析可知，L1＞L2。
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