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第35讲　化学反应速率与化学平衡图像
1.（2026·广东深圳开学考）溶液中某光学活性卤化物的消旋反应为XY。某温度下X和Y的浓度随时间的变化曲线如图所示，下列说法正确的是（　　）
A.b点时Y的瞬时反应速率为0.008 mol·L－1·min－1
B.加入合适的催化剂，能提高X的平衡转化率
C.减小Y的浓度，上述平衡向正反应方向移动，平衡常数增大
D.在该温度下，Y溶液含有少量X，反应足够长时间后n（X）＝n（Y）
2.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
3.（2025·安徽合肥模拟）向起始温度为T ℃、容积为10 L的两个相同的密闭容器中，均充入1 mol N2O和4 mol CO的混合气，保持其中一个容器恒温，另一个绝热，发生反应：N2O（g）＋CO（g）N2（g）＋CO2（g）　ΔH。两容器中N2O的转化率随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.ΔH＞0
B.曲线M表示恒温容器
C.Q点的正反应速率大于P点的正反应速率
D.0～100 s内，曲线N表示的容器内v（CO）＝4×10－4mol·L－1·s－1
4.（2026·湖南师大附中检测）逆水煤气变换体系中存在以下两个反应：
反应Ⅰ：CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）　ΔH1
反应Ⅱ：CO2（g）＋4H2（g）CH4（g）＋2H2O（g）　ΔH2
在恒压条件下，按投料比＝进行反应，含碳物质的平衡体积分数随温度的变化如图所示。下列说法错误的是（　　）
A.ΔH1＞0，ΔH2＜0
B.反应CO（g）＋3H2（g）CH4（g）＋H2O（g）的K＝
C.M点反应Ⅰ的平衡常数K＝1
D.N点H2O的压强是CH4的2倍
5.（2025·辽宁辽阳模拟）恒温条件下，向带活塞的容器中加入2 mol A（g）与2 mol B（g），发生反应：mA（g）＋nB（g）pC（g），其他条件不变，反应相同时间时，A的转化率随压强变化（通过推动活塞改变压强）的关系如图所示（整个过程中各物质状态不发生改变）。下列说法错误的是（　　）
A.a点：v正＝v逆 B.平衡常数：K（d）＝K（b）
C.m＋n＜p D.压强为p kPa时，c点正反应速率大于逆反应速率
6.（2025·黑龙江龙东联盟联考）某温度下，在刚性密闭容器中充入一定量的T（g），发生反应：①T（g）W（g）；②W（g）P（g）。测得各气体浓度与反应时间的关系如下图所示。下列说法错误的是（　　）
A.Ⅱ曲线代表W的浓度与时间的变化关系
B.反应①加入合适的催化剂可以改变单位时间内T的转化率
C.反应②达到M点时，正反应速率小于逆反应速率
D.0～6 min内W的平均化学反应速率为0.071 mol·L－1·min－1
7.（2026·四川绵阳质检）二甲醚和水蒸气制氢气可作为燃料电池的氢能源，发生的主要反应如下：
反应Ⅰ：CH3OCH3（g）＋H2O（g）2CH3OH（g）　ΔH1＞0
反应Ⅱ：CH3OH（g）＋H2O（g）CO2（g）＋3H2（g）　ΔH2＞0
反应Ⅲ：CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）　ΔH3＞0
在恒压下，将一定比例的二甲醚和水蒸气混合后，以一定流速通过装有催化剂的反应器，反应相同时间测得的CH3OCH3实际转化率、CO2实际选择性与CO2平衡选择性随温度的变化如图所示，CO2的选择性＝×100％。下列说法不正确的是（　　）
A.曲线b表示CO2实际选择性随温度的变化
B.适当增加H2O的物质的量，可提高H2的产率
C.200 ℃时，反应Ⅱ的速率大于反应Ⅲ的速率
D.一定温度下，若增大压强，反应Ⅲ平衡不移动，CO的平衡产量不变
8.（2025·四川成都模拟）1962年，Classen首次由稀有气体氙（Xe）与F2直接作用，在加热的恒压容器中成功制得XeF4。已知Xe与F2发生反应①②③，可得三种氟化物XeF2、XeF4、XeF6。
①Xe（g）＋F2（g）XeF2（g）ΔH1＝－107 kJ·mol－1
②XeF2（g）＋F2（g）XeF4（g）ΔH2＝－99 kJ·mol－1
③XeF4（g）＋F2（g）XeF6（g）　ΔH3
其他条件不变时，三种氟化物平衡分压随温度的变化如图1所示。温度T时，三种氟化物的物质的量随F2平衡分压的变化关系如图2所示。
回答下列问题：
（1）反应Xe（g）＋2F2（g）XeF4（g）　ΔH＝ 　　　　kJ·mol－1。
（2）由图1判断制备XeF4的最佳温度约为　　　　。Xe与F2生成　　　　（填“XeF4”或“XeF6”）的反应放热更多，结合图1简述判断理由　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）温度T时，XeF2物质的量对应图2中的曲线　　　 （填“a”“b”或“c”）。此时，反应XeF2（g）＋XeF6（g）2XeF4（g）的Kp＝　　　　。
第35讲　化学反应速率与化学平衡图像
1.D　由图可以确定反应开始到b点的Y的平均反应速率，但是不能确定b点时Y的瞬时反应速率，A错误；催化剂改变反应速率，但是不能改变平衡移动，不能提高X的平衡转化率，B错误；减小Y的浓度，XY平衡向正反应方向移动，但是温度不变，平衡常数不变，C错误；由图可知，在该温度下，平衡时X、Y浓度相等，结合反应XY，则其K＝1，那么Y溶液含有少量X，反应足够长时间后n（X）＝n（Y），D正确。
2.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。
3.C　曲线M表示的容器先平衡，说明温度高，但是N2O的平衡转化率比N低，说明升高温度，平衡逆向移动，则反应为放热反应，ΔH＜0，绝热容器温度会升高，M表示绝热容器，A、B错误；Q点和P点均没有平衡，N2O的转化率相同，M是绝热容器，则Q点温度高于P，故Q点的正反应速率大于P点的正反应速率， C正确；0～100 s内，曲线N表示的容器N2O的转化率为10％，反应的N2O为0.1 mol，结合方程式可知，反应掉的CO为0.1 mol，v（CO）＝＝1×10－4 mol·L－1·s－1， D错误。
4.D　A项，随着温度的升高，甲烷平衡含量减小、CO平衡含量增大，则说明随着温度升高，反应Ⅱ逆向移动、反应Ⅰ正向移动，则反应Ⅱ为放热反应，ΔH2＜0、反应Ⅰ为吸热反应，ΔH1＞0，正确；B项，反应Ⅱ－反应Ⅰ可得CO（g）＋3H2（g）CH4（g）＋H2O（g），则K＝＝，正确；C项，M点没有甲烷产物，且CO2、CO含量相等，投料＝，则此时反应Ⅰ平衡时CO2、H2、CO、H2O的物质的量相等，反应Ⅰ的平衡常数K＝＝1，正确；D项，N点CO、CH4物质的量相等，结合反应方程式：CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）、CO2（g）＋4H2（g）CH4（g）＋2H2O（g） 的系数可知，生成H2O（g）的总的物质的量为CH4（g）的3倍，H2O的压强是CH4的3倍，错误。
5.A　根据图像中反应相同时间时，A的转化率随压强变化，可知转化率最高点左侧的未达平衡，转化率增大原因是，压强增大，速率增大，相同时间内A的转化量增多；最高点及右侧达到平衡，转化率下降原因是，压强增大，平衡逆向移动，说明m＋n＜p，C正确；a点未达平衡，反应正向进行，v正＞v逆，A错误；平衡常数只与温度有关，恒温条件，K（d）＝K（b），B正确；压强为p kPa时，c点转化率低于平衡转化率，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，D正确。
6.C　A项，初始时，充入一定量的T（g），随着反应进行，T逐渐减少，曲线Ⅲ代表T；W转化为P，W减少的同时P增加，则曲线Ⅰ代表P，曲线Ⅱ代表W，A正确；反应①加入合适的催化剂，反应①速率加快，可以改变单位时间内T的转化率，B正确；反应②达到M点时，W浓度减小，P浓度增加，则反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，C错误；0～6 min内W的平均化学反应速率为≈0.071 mol·L－1·min－1，D正确。
7.D　根据题意，CO2的实际选择性与CO2平衡选择性随温度的变化趋势应该相同，所以曲线b为CO2实际选择性，则曲线a为二甲醚的实际转化率，A正确；适当增加水蒸气的物质的量，水蒸气的浓度增大，反应Ⅱ的平衡向正反应方向移动、反应Ⅲ的平衡向逆反应方向移动，有利于提高氢气的产率，B正确；由图可知，200 ℃时，CO2的实际选择性大于平衡选择性，说明反应Ⅱ的速率大于反应Ⅲ，C正确；反应Ⅱ为气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，水蒸气的浓度增大，反应Ⅲ的平衡向逆反应方向移动，CO的平衡产量减小，D错误。
8.（1）－206
（2）800 K左右　XeF6　升温时，主要产物从XeF6变化为XeF4，表明XeF4（g）＋F2（g）XeF6（g）为放热反应，故可判断生成XeF6放热更多或若Xe与F2生成XeF4放热多，则反应XeF4（g）＋F2（g）XeF6（g）将是吸热反应，温度升高应有利于XeF6的生成，而由图1可见，事实恰恰相反
（3）c　16
解析：（1）根据盖斯定律，将反应①＋反应②，整理可得Xe（g）＋2F2（g）XeF4（g）　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝（－107－99）kJ·mol－1＝－206 kJ·mol－1。（2）平衡混合物中气体的物质的量越多，该气体所占的平衡压强就越大。根据图1可知，在800 K左右时XeF4的平衡压强最大，故制备XeF4的最佳温度约为800 K；由图1可知，升温时，主要产物从XeF6变化为XeF4，表明XeF4（g）＋F2（g）XeF6（g）的正反应为放热反应，故可判断生成XeF6放热更多。或者若Xe与F2生成XeF4放热多，则反应XeF4（g）＋F2（g）XeF6（g）将是吸热反应，温度升高应有利于XeF6的生成，这与图1的反应事实恰恰相反，说明升温更不利于XeF6的生成，有利于XeF4的生成，因此Xe与F2反应生成XeF6时放出热量更多。（3）已知Xe与F2发生反应①②③，随着p（F2）不断增加，XeF2的物质的量逐渐减小，XeF4的物质的量先增大后减小，XeF6的物质的量逐渐增大，故在温度为T时，XeF2物质的量对应图2中的曲线c；由图可知，当p（F2）＝14 kPa时，p（XeF2）＝p（XeF4），由此可得反应XeF2（g）＋F2（g）XeF4（g），Kp2 ＝＝＝ kPa－1；当p（F2）＝224 kPa时，p（XeF4）＝p（XeF6），由此可得反应XeF4（g）＋F2（g）XeF6（g），Kp3＝＝＝ kPa－1，故XeF2（g）＋XeF6（g）2XeF4（g）的化学平衡常数Kp＝＝＝＝16。
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第35讲　化学反应速率与化学平衡图像
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.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。 3.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，并能从节能环保、资源综合利用等多角度进行评价。
考点一　化学反应速率图像分析
必备知识
1.“渐变”类速率—时间图像
（1）改变反应物的浓度
（2）改变生成物的浓度
2.“断点”类速率—时间图像
（1）改变气体体系的压强
①对于正反应方向为气体体积增大（或减小）的反应。
②对于反应前后气体体积不变的反应。
（2）改变温度
对于正反应放热（或吸热）的反应。
（3）加催化剂
3.“全程”类速率—时间图像
（1）OB段反应速率变化的可能原因为①反应放热，使温度　　　　，反应速率　　　　。
②反应生成催化剂，反应速率　　　　。
（2）BC段反应速率变化的可能原因为反应物浓度　　　　，反应速率　　　　。
关键能力
考向1　影响化学反应速率的条件
1.用活性炭还原处理氮氧化物的有关反应为C（s）＋2NO（g）N2（g）＋CO2（g）　ΔH＜0。向容积可变的密闭容器中加入（足量的）活性炭和NO，在t2时刻改变某一条件，其反应的速率时间图像如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.给该反应升温，v正减小，v逆增大
B.t2时刻改变的条件是向密闭容器中加NO
C.t1时刻的v逆大于t2时刻的v正
D.若气体的密度不变，不能说明该反应达到平衡
2.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。
化学反应速率图像解题思维模型
考向2　化学反应速率图像综合分析
3.（2025·湖南衡阳模拟）TiO2＋水解反应为TiO2＋＋（x＋1）H2OTiO2·xH2O↓＋2H＋。常温下，一定量TiOSO4溶于水溶液中，c（H＋）与时间关系如图所示。下列叙述错误的是（　　）
A.t2 min时，正反应速率大于逆反应速率
B.其他条件不变，t3 min时水解反应仍在进行
C.其他条件不变，通入NH3，TiO2＋平衡水解率增大
D.t2～t3 min内，TiO2＋水解平均速率v（TiO2＋）＝ mol·L－1·min－1
化学反应速率图像解题技法 （1）看起点：分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，生成物多数以原点为起点。 （2）看变化趋势：分清正反应和逆反应，分清放热反应和吸热反应。升高温度时，Δv吸热＞Δv放热。 （3）看终点：分清消耗浓度和增加浓度。反应物的消耗浓度与生成物的增加浓度之比等于反应方程式中各物质的计量数之比。 （4）对于时间—速率图像，看清曲线是连续的，还是跳跃的。分清“渐变”和“突变”、“大变”和“小变”。比如增大反应物浓度v正突变，v逆渐变；升高温度，v吸热大增，v放热小增；使用催化剂，v正和v逆同等程度突变。
考点二　化学平衡图像分析
必备知识
1.“转化率—时间”图像
（1）类型
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
提醒：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
2.“转化率—温度—压强”图像
（1）类型
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
3.几个特殊图像
以化学反应：mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）为例
（1）M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正＞v逆；M点为刚达到的平衡点；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）L线上所有的点都是平衡点。L线左上方的点（E点），A的百分含量大于此压强时平衡体系中A的百分含量，所以E点v正＞v逆；则L线右下方的点（F点）v正＜v逆。
关键能力
考向1　单曲线变化图像
1.（2025·陕晋青宁大联考）乙烷催化裂解制备乙烯和氢气的反应为C2H6（g）C2H4（g）＋H2（g）　ΔH，工业上在裂解过程中可以实现边反应边分离出生成的氢气。在不同温度下，一定量的C2H6（g）在恒容密闭容器中发生上述反应。当H2的移出率α＝80％时[α＝×100％]，乙烷的平衡转化率与温度的关系如图所示（假设温度对催化剂的活性无影响）。下列说法错误的是（　　）
A.X点的逆反应速率小于Y点的正反应速率
B.在X点，与不分离H2相比，分离H2时化学平衡常数增大
C.Y点平衡体系中C2H4（g）的体积百分含量约为76％
D.该反应加入催化剂能增大活化分子百分数
2.（2025·安徽江淮十校联考）以物质的量之比为1∶2向恒压密闭容器中充入X、Y，发生反应X（g）＋Y（g）2Z（g）　ΔH，相同时间内测得Z的产率和Z在不同温度下的平衡产率随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.据图像分析，该反应是吸热反应
B.Q点是最高点，Q点为平衡状态
C.M、N点反应物分子的有效碰撞几率不同
D.从M点到P点，可通过加入催化剂或分离产物Z而达到平衡点
　化学平衡图像分析思路
一看图像 ①一看面：即横坐标、纵坐标的量；②二看线：即线的斜率，平与陡的含义，函数的增减性（先拐先平：如在转化率—时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高）；③看点：即起点、转折点、拐点、交叉点；④四看要不要画辅助线：等温线、等压线等（定一议二：当图像中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系）；⑤看量：定量图像中有关量的多少
二想规律 联想外界条件改变对化学反应速率和化学平衡的影响，紧扣可逆反应的特征，搞清正反应方向吸热还是放热，体积是增大、减小，还是不变，有无固体参加或生成等
三判断 认准某些关键数据在解题中的特定作用，全面准确地从图中找出直接或隐含的相关信息
考向2　多曲线变化图像
3.（2025·辽宁名校联盟联考）一定条件下热解制取H2：2H2S（g）＋CH4（g）CS2（g）＋4H2（g）。已知其他条件不变时，温度对H2S的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示。下列说法一定错误的是（　　）
A.平衡常数：K（Y）＜K（Z）
B.达到平衡所需时间：t（X）＞t（Y）
C.总能量：E生成物＞E反应物
D.单位时间的转化率：α（Z）＞α（Y）
4.（2026·山东临沂模拟）向体积均为1 L的两恒容容器中分别充入1 mol CH4（g）和2 mol H2S（g）发生反应：CH4（g）＋2H2S（g）CS2（g）＋4H2（g），其中一个为绝热过程，另一个为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是（　　）
A.L1为恒容恒温过程
B.气体的总物质的量：na＝nc
C.逆反应速率：v（b）＞v（c）
D.c点平衡常数：K＜16
5.在773 K时，分别将2.00 mol N2和6.00 mol H2充入一个固定容积为1 L的密闭容器中发生反应生成NH3，气体混合物中c（N2）、c（H2）、c（NH3）与反应时间（t）的关系如图所示。
（1）下列能说明反应达到平衡状态的是　　　　（填字母，下同）。
a.v正（N2）＝3v逆（H2）
b.体系压强不变
c.气体平均相对分子质量不变
d.气体密度不变
（2）在此温度下，若起始充入4.00 mol N2和12.00 mol H2，则反应刚达到平衡时，表示c（H2）-t的曲线上相应的点为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
考点三　化工生产中的复杂图像分析
必备知识
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）。
关键能力
1.（2025·湖南株洲模拟）向2 L的密闭容器中加入1 mol H2和1 mol CO2，发生如下两个反应：
反应Ⅰ：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH1＝－49.1 kJ·mol－1
反应Ⅱ：CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）　ΔH2＝＋41.7 kJ·mol－1
不同温度下CO2的平衡转化率、CO的选择性和CH3OH的选择性如图所示（选择性指生成CO或CH3OH占CO2消耗总量的百分比）。下列相关说法正确的是（　　）
A.曲线a表示CO2的平衡转化率
B.选择适宜的催化剂可以提高平衡体系中CH3OH的选择性
C.300 ℃时，反应Ⅱ的平衡常数K≈0.173
D.随着温度的升高，容器内逐渐减小
2.二氧化碳催化加氢制甲醇，能助力“碳达峰”，涉及反应有：
反应①：CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）　ΔH1＞0
反应②：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH2＜0
在体积可变的容器中，充入1 mol CO2和3.2 mol H2发生上述反应，平衡时CO和CH3OH在含碳产物中的物质的量分数及CO2转化率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.曲线a代表的物质是CO
B.反应②的平衡常数：K（X）＜K（Y）
C.250 ℃之前以反应①为主，250 ℃之后以反应②为主
D.250 ℃下发生上述反应，平衡时CO的物质的量为0.1 mol
　复杂（竞争、连续）反应图像的解题流程
（1）复杂（竞争、连续）反应图像的解题流程
第一步 审反应方程式 ①找准竞争（或连续）反应在反应特点方面的异同 ②分清主、副反应
第二步 提取研究状态 （平衡、非平衡） ①非平衡状态量，其变化与反应速率有关 ②平衡状态量，则与平衡移动有关
第三步 析图 依据图中横坐标、纵坐标的内容，找出图中曲线中的“点”“线”的含义和变化趋势，并用平衡移动原理解答具体问题
（2）有关多重平衡及选择性的问题
在多重平衡中，几个可逆反应是相互影响的。
①如果主反应的生成物又与主反应的某一反应物发生另一个可逆反应，那么该反应物的平衡转化率就会增大。
②在一定温度下，特定起始浓度的混合体系，其多重平衡选择性为定值，催化剂不能提高某一物质的平衡转化率。
③如果在同一条件下，两种物质同时可以发生几个可逆反应，那么催化剂的选用就可以使其中某一反应的选择性提高。
④多重平衡体系中，随着温度的升高，如果两种物质的选择性之和等于100％，那么二者的选择性变化曲线呈镜像对称。
1.（2025·江苏高考13题）甘油（C3H8O3）水蒸气重整获得H2过程中的主要反应：
反应Ⅰ　C3H8O3（g）3CO（g）＋4H2（g） ΔH＞0
反应Ⅱ　CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）　ΔH＜0
反应Ⅲ　CO2（g）＋4H2（g）CH4（g）＋2H2O（g）　ΔH＜0
1.0×105 Pa条件下，1 mol C3H8O3和9 mol H2O发生上述反应达平衡状态时，体系中CO、H2、CO2和CH4的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.550 ℃时，H2O的平衡转化率为20％
B.550 ℃反应达平衡状态时，n（CO2）∶n（CO）＝11∶25
C.其他条件不变，在400～550 ℃范围，平衡时H2O的物质的量随温度升高而增大
D.其他条件不变，加压有利于增大平衡时H2的物质的量
2.（2025·河南高考17题节选）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
（1）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　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。
（2）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＝×100％
3.（2025·云南高考17题节选）我国科学家研发出一种乙醇（沸点78.5 ℃）绿色制氢新途径，并实现高附加值乙酸（沸点118 ℃）的生产，主要反应为：
Ⅰ.C2H5OH（g）＋H2O（g）2H2（g）＋CH3COOH（g）　ΔH1　Kp1
Ⅱ.C2H5OH（g）CH3CHO（g）＋H2（g） ΔH2＝＋68.7 kJ·mol－1
恒压100 kPa下，向密闭容器中按n（H2O）∶n（C2H5OH）＝9∶1投料，产氢速率和产物的选择性随温度变化关系如图1，关键步骤中间体的能量变化如图2。[比如：乙酸选择性＝×100％]
（1）由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为270 ℃，原因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　。
（2）由图中信息可知，乙酸可能是　　　　（填“产物1”“产物2”或“产物3”）。
（3）270 ℃时，若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时乙醇的转化率为90％，乙酸的选择性为80％，则p（CH3COOH）∶p（C2H5OH）＝　　　　，平衡常数Kp1＝　　　　kPa（列出计算式即可；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。
第35讲　化学反应速率与化学平衡图像
考点一
必备知识
3.（1）升高　加快　加快　（2）降低　减慢
关键能力
1.B　升高温度，任何反应的反应速率均增大，故给该反应升温，v正增大，v逆增大，A错误；由图像可知，压强一定条件下，t2时刻改变条件以后，逆反应速率突然减小，达到新平衡时，与原反应速率相同，故改变的条件是向密闭容器中加NO，B正确，C错误；由题干反应方程式可知，反应前后气体的物质的量保持不变，即恒温下容器的体积保持不变，反应正向气体质量增加，故若气体的密度不变，则气体质量不变，说明该反应达到平衡，D错误。
2.（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。
3.D　A项，t2→t3，c（H＋）增大，说明反应正在向正反应方向进行，即t2 min时，v正＞v逆，正确；B项，t3 min时，反应达到平衡状态，正、逆反应仍在进行，只是速率相等，正确；C项，通入NH3中和氢离子，促进平衡正向移动，TiO2＋平衡水解率增大，正确；D项，由反应式可知c（H＋）＝2c（TiO2＋），t2～t3 min内，TiO2＋水解平均速率v（TiO2＋）＝ mol·L－1·min－1，错误。
考点二
关键能力
1.B　A项，X、Y均为平衡点，正、逆反应速率均相等，X点的温度低，故X点的逆反应速率小于Y点的正反应速率，正确；B项，化学平衡常数只与温度有关，在X点，与不分离H2相比，分离H2时乙烷的平衡转化率增大，但化学平衡常数不变，错误；C项，假设C2H6（g）的起始投料为1 mol，则Y点平衡体系中C2H6（g）为0.1 mol、C2H4（g）为0.9 mol、H2（g）为0.9 mol×（1－80％）＝0.18 mol，平衡体系中C2H4（g）的体积百分含量约为76％，正确；D项，加入催化剂能降低反应活化能，增大活化分子百分数，正确。
2.C　A项，根据图像中Z在不同温度下的平衡产率随温度的变化关系可知，随着温度升高，平衡产率逐渐降低，说明升温平衡逆向移动，得到ΔH＜0，该反应是放热反应，错误；B项，据图像可知，Q点Z的产率小于平衡产率，未达到平衡，错误；C项，M、N点产率相同，但温度不同，所以反应物分子的有效碰撞几率不同，正确；D项，图中M点未达到平衡是由于温度低导致速率低而反应时间不够，可通过加入催化剂或延长时间使其达到平衡，但分离Z会使反应速率降低，达不到目的，错误。
3.D　由图可知，升高温度，H2S的平衡转化率增大，说明反应2H2S（g）＋CH4（g）CS2（g）＋4H2（g）吸热，总能量：E生成物＞E反应物，C正确；正反应吸热，温度：Z＞Y，平衡常数：K（Y）＜K（Z），A正确；200 ℃之前温度越高，催化效率越强，反应速率越快，则Y点的反应速率大于X点的反应速率，则达到平衡所需时间可能为t（X）＞t（Y），B正确；C项，Z点和Y点温度差别不大，但Z点的催化效率远低于Y点，说明Y的反应速率大于Z点的反应速率，则单位时间H2S的转化率：α（Z）＜α（Y），D错误。
4.B　A项，该反应正向气体分子数增多，是吸热反应，绝热过程中体系温度降低，反应正向进行程度小，压强小，恒温过程压强变化符合正常反应进程，L1压强大，所以L1为恒容恒温过程，L2为恒容绝热过程，正确；B项，a点和c点压强相等，温度Ta＞Tc（L2绝热温度降低），根据pV＝nRT（V相同），T越大，n越小，所以气体总物质的量na＜nc，错误；C项，b点温度高于c点（L1恒温，L2绝热降温），温度越高反应速率越快，所以逆反应速率v（b）＞v（c），正确；D项，假设是恒温恒容，b点平衡时压强为起始的倍，根据阿伏加德罗定律＝，可得平衡时气体总物质的量为（1＋2）× mol＝4 mol，通过三段式计算：
CH4（g）＋2H2S（g）CS2（g）＋4H2（g）
起始量/mol 1 2 0 0
变化量/mol x 2x x 4x
平衡量/mol 1－x 2－2x x 4x
平衡时（1－x）＋（2－2x）＋x＋4x＝4，解得x＝0.5，平衡常数K＝＝＝16，c点温度低，反应正向进行程度小，所以平衡常数K＜16，正确。
5.（1）bc　（2）B
解析：（1）3v正（N2）＝v逆（H2）的状态是平衡状态，所以v正（N2）＝3v逆（H2）的状态不是平衡状态，a错误；恒温恒容条件下，反应正向进行、气体物质的量减小、压强降低，所以体系压强不变时达到平衡状态，b正确；恒温恒容条件下，反应正向进行、气体物质的量减小，气体平均相对分子质量增大，所以气体平均相对分子质量不变时达到平衡状态，c正确；体系中各物质均为气体，气体质量不变，恒温恒容条件下，气体密度始终不变，d错误。
（2）
考点三
关键能力
1.C　反应Ⅰ为放热反应，升温平衡逆向移动，反应Ⅱ为吸热反应，升温平衡正向移动，则题图中曲线a表示CO的选择性，c表示CH3OH的选择性，则曲线b表示CO2的转化率，A错误；催化剂不影响平衡，B错误； 300 ℃时，CO2的转化率为30％，CO的选择性为70％，CH3OH的选择性为30％，结合化学计量数可知，此时n（CO）＝1 mol×30％×70％＝0.21 mol，n（CH3OH）＝1 mol×30％×30％＝0.09 mol，n（H2）＝（1－0.09×3－0.21） mol＝0.52 mol，n（CO2）＝1 mol－1 mol×30％＝0.7 mol， n（H2O）＝0.21 mol＋0.09 mol＝0.3 mol，反应Ⅱ反应前后气体的化学计量数之和不变，故可以用物质的量代替浓度计算化学平衡常数，则反应Ⅱ的平衡常数K＝≈0.173，C正确；随着温度的升高，以反应Ⅱ为主，容器内逐渐增大，D错误。
2.D　反应①为吸热反应，反应②为放热反应，平衡后升高温度，CH3OH的物质的量减少，CO的物质的量增加，且平衡时CO和CH3OH在含碳产物中的物质的量分数之和等于1，a曲线代表CH3OH，b曲线代表CO，q曲线代表CO2的转化率随温度的变化，A错误；反应②为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，B错误；250 ℃之前以反应②为主，升高温度，反应②逆向移动，CO2的转化率降低，250 ℃之后以反应①为主，升高温度，反应①正向移动，CO2的转化率增大，C错误；250 ℃时，二氧化碳的转化率为20％，CO和CH3OH的物质的量分数相等，则n（CO）＝n（CH3OH）＝1 mol×20％×50％＝0.1 mol，D正确。
【真题演练】
1.A　反应Ⅰ是吸热反应，反应Ⅱ和Ⅲ是放热反应，升高温度，反应Ⅰ的平衡正向移动，反应Ⅱ和Ⅲ的平衡逆向移动，CH4的物质的量降低，CO和H2的物质的量升高，由C原子守恒知，550 ℃时n（CO）＜（3－2.2） mol，故曲线①为H2，②为CH4，③为CO。
平衡体系中的含H物质有C3H8O3、H2、H2O、CH4，含C物质有C3H8O3、CH4、CO、CO2，根据C元素守恒有：1 mol×3＝3n（C3H8O3）＋n（CH4）＋n（CO）＋n（CO2），根据H元素守恒有：1 mol×8＋9 mol×2＝8n（C3H8O3）＋4n（CH4）＋2n（H2）＋2n（H2O），两式联立，结合上述分析和图中数据可得n（H2O）＝7.2 mol，故550 ℃时，H2O的平衡转化率为×100％＝20％，A正确；由题图知，550 ℃反应达到平衡时，n（CO2）∶n（CO）＝11∶2，B错误；其他条件不变，在400～550 ℃范围内，升高温度，反应Ⅰ的平衡正向移动，反应Ⅱ和Ⅲ的平衡逆向移动，CO2的物质的量增加，说明反应Ⅲ的平衡逆向移动的程度大于反应Ⅱ，故平衡时H2O的物质的量随温度升高而减小，C错误；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，反应Ⅲ是气体分子数减小的反应，其他条件不变，增大压强，反应Ⅰ的平衡逆向移动，反应Ⅱ的平衡不移动，反应Ⅲ的平衡正向移动，平衡时H2的物质的量减小，D错误。
2.（1）T1　反应Ⅱ是吸热反应，压强一定时，温度越高，CH4平衡转化率越大　（2）1.2　70％
解析：（1）反应Ⅱ是吸热反应，其他条件一定时，温度升高，平衡正向移动，CH4平衡转化率增大，由图可知，相同压强下，T1对应的CH4平衡转化率最高，故T1温度最高。（2）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。列关系式：
　　　　　CH4（g）＋CO2（g）2H2（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，列关系式：
　　　　　　H2（g）＋CO2（g）H2O（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＝＝＝≈1.2，原位CO2利用率＝×100％＝×100％＝70％。
3.（1）乙酸选择性最大且反应速率较快　（2）产物1　
（3）36∶5　
解析：（1）由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为270 ℃，原因为乙酸选择性最大且反应速率较快。（2）由图2可知关键步骤中生成产物1的最大能垒为0.58 eV，生成产物2的最大能垒为0.66 eV，生成产物3的最大能垒为0.81 eV，图1中乙酸的选择性最大，说明相同条件下生成乙酸的反应速率最大，则乙酸可能是产物1。（3）设投料n（H2O）＝9 mol，n（乙醇）＝1 mol，密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时乙醇的转化率为90％，乙酸的选择性为80％，则平衡时生成的乙酸的物质的量＝90％×80％×1 mol＝0.72 mol，n平（乙醇）＝1 mol×10％＝0.1 mol，恒温恒压下，压强比＝物质的量之比，故p（CH3COOH）∶p（C2H5OH）＝0.72∶0.1＝36∶5；列三段式
C2H5OH（g）＋H2O（g）2H2（g）＋CH3COOH（g）、Δn/mol
0.72 0.72 1.44 　 0.72
C2H5OH（g）H2（g）＋CH3CHO（g）Δn/mol
0.18 0.18 　0.18，
则平衡时乙醇、H2O（g）、氢气、乙酸、乙醛的物质的量分别为0.1 mol、8.28 mol、1.62 mol、0.72 mol、0.18 mol，气体总物质的量为0.1 mol＋8.28 mol＋1.62 mol＋0.72 mol＋0.18 mol＝10.9 mol，则Kp1＝＝ kPa＝ kPa。
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