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拓展专题3　化学反应速率与化学平衡图像
一、化学反应速率图像（v-t图像）
1.“渐变”类v-t图——浓度对化学反应速率的影响
图像分析：图像中t1时刻改变反应条件时一点保持连续，说明改变了反应物的浓度。图像Ⅰ中， v'（正）＞v'（逆），说明t1时刻改变的条件是增大了反应物的浓度。图像Ⅱ中， v'（正）＞v'（逆），说明t1时刻改变的条件是减小了生成物的浓度。
2.“断点”类v-t图——温度（或压强）对化学反应速率的影响
图像分析：图像中t1时刻改变反应条件时出现了“断点”，说明改变的外界条件是温度或压强。图像Ⅰ中，t1时刻v'（正）、v'（逆）突然增大且v'（正）＞v'（逆），说明t1时刻改变的条件是升高温度（或增大压强）。图像Ⅱ中，t1时刻v'（正）、v'（逆）突然变小且v'（正）＞v'（逆），说明改变的条件是降低温度（或减小压强）。
3.“平台”类v-t图——催化剂（或压强）对化学反应速率的影响
图像分析：图像中t1时刻出现了“平台”， v'（正）、v'（逆）都是突然增大且程度相同，说明化学平衡不发生移动，改变的条件可能是使用了催化剂（或反应前后气体总体积不发生变化的反应增大了压强）。
1.（2025·十堰高二月考）在密闭容器中进行反应：2NO（g）＋O2（g）2NO2（g）　ΔH＜0。如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像，推断t时刻突然改变的条件可能是（　　）
A.增大NO的浓度
B.升高反应体系的温度
C.增大压强（缩小容器容积）
D.添加了合适的催化剂
解析：C　增大NO的浓度，t时刻正反应速率增大，逆反应速率不变，A错误；正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，B错误；缩小容器容积即增大压强，正、逆反应速率均增大，且正反应速率大于逆反应速率，C正确；添加合适的催化剂，正、逆反应速率同等程度的增大，D错误。
2.（2025·沧州二中高二月考）某密闭容器中发生如下反应：X（g）＋3Y（g）2Z（g）　ΔH＜0。如图表示该反应的速率（v）随时间（t）变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法正确的是（　　）
A.t2时加入了催化剂
B.t3时降低了温度
C.t5时增大了压强
D.t3～t4时间内反应物转化率最低
解析：A　正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，正、逆反应速率同等程度增大，只能是使用了催化剂，A正确；该反应正反应是放热反应，温度降低，平衡正向移动，不可能为降低温度，B错误；t5时刻，改变条件，正、逆反应速率都增大，平衡向逆反应方向移动，只能是升高温度，C错误；t3～t4、t5～t6都是平衡向逆反应方向移动，t6之后平衡转化率最低，D错误。
3.（2025·菏泽郓城一中高二月考）一定温度下，在2 L的密闭容器中发生如下反应：A（s）＋2B（g）xC（g）　ΔH＜0，B、C的物质的量随时间变化的关系如图1，达平衡后在t1、t2、t3、t4时都只改变了一种条件，逆反应速率随时间变化的关系如图2。
下列有关说法正确的是（　　）
A.x＝2，反应开始2 min内，v（B）＝0.1 mol·L－1·min－1
B.t1时改变的条件是降温，平衡逆向移动
C.t2时改变的条件可能是增大c（C），平衡时B的物质的量分数增大
D.t3时可能是减小压强，平衡不移动；t4时可能是使用催化剂，c（B）不变
解析：D　根据反应速率之比等于化学计量数之比，同时间等体积，物质的量变化量之比等于化学计量数之比，即（0.3－0.1）∶0.2＝2∶x，解得x＝2，根据化学反应速率的表达式，v（B）＝mol·L－1·min－1＝0.05 mol·L－1·min－1，A错误；根据图2，t1时v逆逐渐增大，说明平衡向正反应方向移动，B错误；A为固体，反应前后气体系数之和相等，增大C的浓度，v逆增大，重新达到平衡后B的物质的量分数不变，C错误；t3时刻，逆反应速率不变，说明平衡不移动，逆反应速率减小，可能是减小压强，t4时，逆反应方向速率不变，且增大，可能是增大压强，也可能是使用催化剂，D正确。
二、化学平衡图像
1.百分含量（或转化率）—时间—温度（或压强）图像
图像分析：在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，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（简称：“先拐先平数值大”）。
图Ⅰ：T2＞T1，正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动；
图Ⅱ：p2＞p1，压强增大，A的转化率减小，平衡逆向移动，说明正反应是气体总体积增大的反应；
图Ⅲ：生成物C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；也可能该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a增大了压强（压缩体积）。
2.百分含量（或转化率）—压强—温度图像
图像分析：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变量，分析方法是确定其中一个变量，讨论另外两个变量之间的关系（简称：“定一议二”）。
图Ⅰ：选一等压线，随着温度的升高，C％减小，化学平衡逆向移动，ΔH＜0；作一等温线（如T1），随着压强的增大，C％增大，化学平衡正向移动，正反应是气体总体积减小的反应。
图Ⅱ：选一等温线，随着压强的增大，C％减小，化学平衡逆向移动，正反应是气体总体积增大的反应；作一等压线（如p3），温度升高，C％增大，化学平衡正向移动，正反应是吸热反应。
4.在容积不变的密闭容器中，一定量的SO2和O2发生反应：2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），温度分别为T1和T2时，SO3的体积分数随时间的变化如图所示，平衡时体系的压强分别为p1、p2。下列说法正确的是（　　）
A.T1＞T2
B.该反应的ΔH＞0
C.p1＜p2
D.若T1、T2时该反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1＜K2
解析：C　T2条件下反应先达到平衡，温度T2＞T1，T2条件下反应达到平衡时的三氧化硫体积分数小于T1，说明平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应。由以上分析可知，温度T2＞T1，A错误；放热反应，反应的ΔH小于0，B错误；升高温度，平衡向逆反应方向移动 ，平衡时体系的压强p1小于p2，C正确；升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，则平衡常数K1大于K2，D错误。
5.（2025·汕头高二期中）对于反应A2（g）＋2B2（g）2AB2（g）　ΔH＜0，下列各图所表示的变化符合勒夏特列原理的是（　　）
解析：D　升高温度，平衡逆向移动，逆反应速率应大于正反应速率，A错误；先达到平衡状态时对应温度应为500 ℃，B错误；增大压强，平衡正向移动，AB2的含量增大，C错误；增大压强，平衡正向移动，AB2的含量越大，温度越高，AB2的含量越小，符合勒夏特列原理，D正确。
6.（2024·长沙一中高二月考）向一恒容密闭容器中加入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.a、b两点对应的平均相对分子质量大小：Ma＞Mb
解析：B　相同温度下，比值越大，甲烷转化率越小，由图像可知，x1＜x2，A正确；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，则b点加水多，反应物浓度大，则反应速率：vb正＞vc正，B错误；升高温度，甲烷转化率增大，说明反应为吸热反应，升高温度，平衡常数增大，则Ka＜Kb＝Kc，C正确；a、b两点气体总质量相同，b点转化率更大，平衡正向移动程度大，气体总的物质的量多，则平均相对分子质量较小，故Ma＞Mb，D正确。
三、特殊图像
1.对于反应aA（g）＋bB（g） cC（g）＋dD（g）　ΔH＝Q的变化曲线如图：
图像分析：
（1）M点之前，温度低反应速率小，测定时反应为非平衡状态，v正＞v逆。
（2）M点为平衡点，M点后为平衡移动受温度影响的情况。升高温度，平衡向逆反应方向移动，Q＜0。
（3）由图2可得出a＋b＜c＋d。
2.对于化学反应mA（g）＋nB（g） pC（g）＋qD（g）（如图），分析E、F点反应进行的方向。
图像分析：
（1）L线上所有的点都是平衡点，L线上方（E点），A％大于平衡体系的A％，则E点Q＜K，反应正向进行，v正＞v逆。
（2）同理分析，F点Q＞K，反应逆向进行，v正＜v逆。
7.（2025·石家庄二中高二月考）下列图示与对应的叙述相符的是（　　）
A.图1表示反应：mA（s）＋nB（g）pC（g）　ΔH＞0，在一定温度下，平衡时B的体积分数（B％）与压强变化的关系如图所示，反应速率x点比y点时的快
B.图2是可逆反应 A（g）＋B（g）C（g）＋D（g）　ΔH＞0的速率时间图像，在t1时刻改变条件一定是增大压强
C.图3表示对于化学反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）， A的百分含量与温度（T）的变化情况，则升高温度，该反应平衡常数减小
D.图4所示图中的阴影部分面积的含义是（v正－v逆）
解析：C　由图知，压强越大，反应速率越大，x点的压强小于y点压强，故x点比y点的反应速率小，A错误；反应前后气体体积不变，在t1时刻改变条件后，正、逆反应速率仍相等，平衡不移动，改变条件也可能是加入催化剂，B错误； A的百分含量先逐渐下降到最低点，再上升，说明到达平衡后升高温度平衡逆向移动，反应是放热反应，所以升高温度，平衡常数减小，C正确；阴影部分面积为曲边几何图形的面积，根据公式为v＝，则阴影部分的面积表示浓度变化量Δtv正－Δtv逆即[c（反应物）－c（生成物）]，而不是（v正－v逆），D错误。
8.（2025·北京中关村中学高二月考）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（　　）
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
解析：B　若X代表压强，则L代表温度，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，SO2的平衡转化率增大，与图像不符合，A错误；由A项分析知，X代表温度，L代表压强；温度相同时，增大压强，平衡正向移动，SO2的平衡转化率增大，则压强：L1＞L2，B正确；升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小，由于温度A＜B，则平衡常数：K（A）＞K（B），C错误；温度一定，达到平衡状态时，n（SO2）、n（O2）和n（SO3）均保持不变，但其比值不一定等于对应的化学计量数之比，D错误。
9.（2025·龙岩高二期中）活性炭还原NO2可防止空气污染，其反应原理：2C（s）＋2NO2（g）N2（g）＋2CO2（g）。在密闭容器中，1 mol NO2和足量C发生上述反应，反应相同时间内测得NO2的生成速率与N2的生成速率随温度变化的关系如图1所示；维持温度不变，反应相同时间内测得NO2的转化率随压强的变化如图2所示。
下列说法错误的是（　　）
A.图1中的A、B、C、D四个点，只有C点的v正＝v逆
B.图2中E点的v逆小于F点的v正
C.图2中E、G两点NO2的浓度不同，但平衡常数相同
D.在恒温恒容下，向图2中G点体系中再充入一定量的NO2，与原平衡相比，NO2的平衡转化率减小
解析：A　C、D点时，NO2的生成速率是N2的生成速率的2倍，此时反应到达平衡状态，平衡时用同种物质表示的正、逆反应速率相等，因此v正＝v逆的有C、D点，A错误；增大压强，平衡逆向移动，NO2的转化率减小，故图2中E到F段曲线还未达到平衡状态，v逆逐渐增大，F恰好达到平衡状态，图2中E点的v逆小于F点的v正，B正确； E点和G点温度相同，故K（E）＝K（G），但E点和G点压强不同，气体浓度与压强有关，压强越大，容器容积越小，浓度越大，即c（E）＜c（G），C正确；在恒温恒容下，充入一定量的NO2，反应物浓度增大，平衡正向移动，但NO2的平衡转化率减小，D正确。
1 / 2拓展专题3　化学反应速率与化学平衡图像
一、化学反应速率图像（v-t图像）
1.“渐变”类v-t图——浓度对化学反应速率的影响
图像分析：图像中t1时刻改变反应条件时一点保持连续，说明改变了反应物的浓度。图像Ⅰ中， v'（正）＞v'（逆），说明t1时刻改变的条件是增大了反应物的浓度。图像Ⅱ中， v'（正）＞v'（逆），说明t1时刻改变的条件是减小了生成物的浓度。
2.“断点”类v-t图——温度（或压强）对化学反应速率的影响
图像分析：图像中t1时刻改变反应条件时出现了“断点”，说明改变的外界条件是温度或压强。图像Ⅰ中，t1时刻v'（正）、v'（逆）突然增大且v'（正）＞v'（逆），说明t1时刻改变的条件是升高温度（或增大压强）。图像Ⅱ中，t1时刻v'（正）、v'（逆）突然变小且v'（正）＞v'（逆），说明改变的条件是降低温度（或减小压强）。
3.“平台”类v-t图——催化剂（或压强）对化学反应速率的影响
图像分析：图像中t1时刻出现了“平台”， v'（正）、v'（逆）都是突然增大且程度相同，说明化学平衡不发生移动，改变的条件可能是使用了催化剂（或反应前后气体总体积不发生变化的反应增大了压强）。
1.（2025·十堰高二月考）在密闭容器中进行反应：2NO（g）＋O2（g）2NO2（g）　ΔH＜0。如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像，推断t时刻突然改变的条件可能是（　　）
A.增大NO的浓度
B.升高反应体系的温度
C.增大压强（缩小容器容积）
D.添加了合适的催化剂
2.（2025·沧州二中高二月考）某密闭容器中发生如下反应：X（g）＋3Y（g）2Z（g）　ΔH＜0。如图表示该反应的速率（v）随时间（t）变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法正确的是（　　）
A.t2时加入了催化剂
B.t3时降低了温度
C.t5时增大了压强
D.t3～t4时间内反应物转化率最低
3.（2025·菏泽郓城一中高二月考）一定温度下，在2 L的密闭容器中发生如下反应：A（s）＋2B（g）xC（g）　ΔH＜0，B、C的物质的量随时间变化的关系如图1，达平衡后在t1、t2、t3、t4时都只改变了一种条件，逆反应速率随时间变化的关系如图2。
下列有关说法正确的是（　　）
A.x＝2，反应开始2 min内，v（B）＝0.1 mol·L－1·min－1
B.t1时改变的条件是降温，平衡逆向移动
C.t2时改变的条件可能是增大c（C），平衡时B的物质的量分数增大
D.t3时可能是减小压强，平衡不移动；t4时可能是使用催化剂，c（B）不变
二、化学平衡图像
1.百分含量（或转化率）—时间—温度（或压强）图像
图像分析：在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，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（简称：“先拐先平数值大”）。
图Ⅰ：T2＞T1，正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动；
图Ⅱ：p2＞p1，压强增大，A的转化率减小，平衡逆向移动，说明正反应是气体总体积增大的反应；
图Ⅲ：生成物C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；也可能该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a增大了压强（压缩体积）。
2.百分含量（或转化率）—压强—温度图像
图像分析：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变量，分析方法是确定其中一个变量，讨论另外两个变量之间的关系（简称：“定一议二”）。
图Ⅰ：选一等压线，随着温度的升高，C％减小，化学平衡逆向移动，ΔH＜0；作一等温线（如T1），随着压强的增大，C％增大，化学平衡正向移动，正反应是气体总体积减小的反应。
图Ⅱ：选一等温线，随着压强的增大，C％减小，化学平衡逆向移动，正反应是气体总体积增大的反应；作一等压线（如p3），温度升高，C％增大，化学平衡正向移动，正反应是吸热反应。
4.在容积不变的密闭容器中，一定量的SO2和O2发生反应：2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），温度分别为T1和T2时，SO3的体积分数随时间的变化如图所示，平衡时体系的压强分别为p1、p2。下列说法正确的是（　　）
A.T1＞T2 B.该反应的ΔH＞0
C.p1＜p2 D.若T1、T2时该反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1＜K2
5.（2025·汕头高二期中）对于反应A2（g）＋2B2（g）2AB2（g）　ΔH＜0，下列各图所表示的变化符合勒夏特列原理的是（　　）
6.（2024·长沙一中高二月考）向一恒容密闭容器中加入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.a、b两点对应的平均相对分子质量大小：Ma＞Mb
三、特殊图像
1.对于反应aA（g）＋bB（g） cC（g）＋dD（g）　ΔH＝Q的变化曲线如图：
图像分析：
（1）M点之前，温度低反应速率小，测定时反应为非平衡状态，v正＞v逆。
（2）M点为平衡点，M点后为平衡移动受温度影响的情况。升高温度，平衡向逆反应方向移动，Q＜0。
（3）由图2可得出a＋b＜c＋d。
2.对于化学反应mA（g）＋nB（g） pC（g）＋qD（g）（如图），分析E、F点反应进行的方向。
图像分析：
（1）L线上所有的点都是平衡点，L线上方（E点），A％大于平衡体系的A％，则E点Q＜K，反应正向进行，v正＞v逆。
（2）同理分析，F点Q＞K，反应逆向进行，v正＜v逆。
7.（2025·石家庄二中高二月考）下列图示与对应的叙述相符的是（　　）
A.图1表示反应：mA（s）＋nB（g）pC（g）　ΔH＞0，在一定温度下，平衡时B的体积分数（B％）与压强变化的关系如图所示，反应速率x点比y点时的快
B.图2是可逆反应 A（g）＋B（g）C（g）＋D（g）　ΔH＞0的速率时间图像，在t1时刻改变条件一定是增大压强
C.图3表示对于化学反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）， A的百分含量与温度（T）的变化情况，则升高温度，该反应平衡常数减小
D.图4所示图中的阴影部分面积的含义是（v正－v逆）
8.（2025·北京中关村中学高二月考）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（　　）
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
9.（2025·龙岩高二期中）活性炭还原NO2可防止空气污染，其反应原理：2C（s）＋2NO2（g）N2（g）＋2CO2（g）。在密闭容器中，1 mol NO2和足量C发生上述反应，反应相同时间内测得NO2的生成速率与N2的生成速率随温度变化的关系如图1所示；维持温度不变，反应相同时间内测得NO2的转化率随压强的变化如图2所示。
下列说法错误的是（　　）
A.图1中的A、B、C、D四个点，只有C点的v正＝v逆
B.图2中E点的v逆小于F点的v正
C.图2中E、G两点NO2的浓度不同，但平衡常数相同
D.在恒温恒容下，向图2中G点体系中再充入一定量的NO2，与原平衡相比，NO2的平衡转化率减小
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