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第45讲　化学反应速率与化学平衡图像〔能力课〕
复习目标
能从图像认识化学反应速率和化学平衡是变化的，知道化学反应速率、化学平衡与外界条件有关，并遵循一定规律；能多角度、动态地分析化学反应速率和化学平衡，并能解决实际问题。
能力点一　速率—时间图像
要点归纳 · 发掘教材
1.“渐变”类速率—时间图像
甲 乙 丙 丁
以图甲为例分析如下：t1时v′正突然增大，v′逆不变；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。
2．“断点”类速率—时间图像
3.特殊“断点”类速率—时间图像
t1时刻改变的条件是使用催化剂或可能加压(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。
关键能力 · 拓展教材
【典题示例】
[示例1]　已知：A(g)＋2B(g) 3C(g)　ΔH＜0。向一恒温恒容的密闭容器中充入1 mol A和3 mol B发生反应，t1 min时达到平衡状态Ⅰ，在t2 min时改变某一条件，t3 min时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是________(填标号)。
a．容器内压强不变，表明反应达到平衡
b．t2 min时改变的条件：向容器中加入C
c．平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅱ)＞φ(Ⅰ)
d．平衡常数K：K(Ⅱ)＜K(Ⅰ)
【对点演练】
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________(填标号，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。
能力点二　反应进程折线图
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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。
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【典题示例】
[示例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 ℃随t(时间)变化曲线如图所示，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，再次画出0～t2时段，c(NO2)随t变化趋势的曲线。
【对点演练】
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，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
能力点三　恒压(或恒温)线
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此类图像的纵坐标为某物质的百分含量或转化率等，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
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【典题示例】
[示例3]　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、压强的关系如图所示，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
【对点演练】
3．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
能力点四　转化率—投料比图像
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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。
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【典题示例】
[示例4]　(2024·山东卷，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。下列说法错误的是(　　)
A.k1>k2
B．T1、T2温度下达平衡时反应速率的比值：<
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发生变化
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
【对点演练】
4．一定条件下，反应6H2(g)＋2CO2(g) C2H5OH(g)＋3H2O(g)的数据如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A．该反应的ΔH＞0
B．达平衡时，v正(H2)＝v逆(CO2)
C．b点对应的平衡常数K值大于c点
D．a点对应的H2的平衡转化率为90%
素养落实·活用教材
考教互应　命题溯源悟真谛——考教衔接突出创新性应用性
命题溯源
[示例]　(2025·广东卷，19节选)钛单质及其化合物在航空、航天、催化等领域应用广泛。钛基催化剂可以催化储氢物质肼(N2H4)的分解反应：
(e)N2H4===N2＋2H2
(f)3N2H4===N2＋4NH3
为研究某钛基催化剂对上述反应的影响，以肼的水溶液为原料(含N2H4的物质的量为n0)，进行实验，得到n1/n0、n2/n0随时间t变化的曲线如图。其中，n1为H2与N2的物质的量之和；n2为剩余N2H4的物质的量。
设ne为0～t时间段内反应(e)消耗N2H4的物质的量，该时间段内，本体系中催化剂的选择性用×100%表示。
①0～t0 min内，N2H4的转化率为________(用含y2的代数式表示)。
②0～t0 min内，催化剂的选择性为________(用含y1与y2的代数式表示)。
[教材溯源]　选择性必修1第二章，涉及催化剂选择性、平衡常数计算。
[价值引领]　聚焦钛在航空、航天、催化等高端领域的应用，考查考生对化学基本原理在实际生产和科研中的应用能力。与《普通高中化学课程标准》学业质量水平3中“能结合实际应用问题选择和优化反应条件”以及学业质量水平4中“能运用化学反应速率、化学平衡等理论模型，从调控化学反应速率、提高物质转化率等方面综合分析反应条件，设计优化反应条件的方案”的要求相符。
[关键能力]　科技创新意识和综合运用知识解决复杂问题的能力。①因为肼(N2H4)为反应物，肼的含量逐渐下降，起始时＝1，t0 min时，＝y2，则0～t0 min内，N2H4的转化率为×100%＝(1－y2)×100%。②由图可知，0～t0 min内，＝y1，
生成的氮气和氢气的物质的量之和为，"根据反应前后原子个数守恒"，可得＝，反应f消耗的肼为＝，反应e消耗的肼为ne＝(1－y2)－，则本体系中催化剂的选择性×100%＝×100%＝×100%＝×100%。
[考教衔接]　现在的命题与真实情境的结合越来越紧密，而真实情境往往是复杂的，包括复杂的研究对象、复杂的动态变化。同时，现在的命题越来越注意对思维品质的考查，而复杂的研究对象和复杂的动态变化均是考查思维品质的良好载体，因此备考时要关注此类题目，梳理解答此类问题的方法，强化此类题目的训练。
真题体验
1.(2025·河北卷，17节选)乙二醇(EG)是一种重要的基础化工原料，可通过石油化工和煤化工等工业路线合成。煤化工路线中，利用合成气直接合成乙二醇，原子利用率可达100%，具有广阔的发展前景。反应如下：
2CO(g)＋3H2(g) HOCH2CH2OH(g) ΔH
按化学计量比进料，固定平衡转化率α，探究温度与压强的关系。α分别为0.4、0.5和0.6时，温度与压强的关系如图：
①代表α＝0.6的曲线为________(填“L1”“L2”或“L3”)；原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。
③已知：反应aA(g)＋bB(g) yY(g)＋zZ(g)，Kx＝，x为组分的物质的量分数。
M、N两点对应的体系，Kx(M)________Kx(N)(填“>”“<”或“＝”)，D点对应体系的Kx的值为________。
④已知：反应aA(g)＋bB(g) yY(g)＋zZ(g)，Kp＝p为组分的分压。调整进料比为" 系统压强维持，使α(H2)＝0.75，此时Kp＝________________ MPa-4(用含有m和p0的代数式表示)。
2．(2025·陕晋宁青卷，17节选)MgCO3/MgO循环在CO2捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用MgCO3与H2反应生成CH4的路线，主要反应如下：
Ⅰ.MgCO3(s)===MgO(s)＋CO2(g)　ΔH1＝＋101 kJ· mol-1
Ⅱ.CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－166 kJ· mol-1
Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)===H2O(g)＋CO(g)　ΔH3＝＋41 kJ· mol-1
100 kPa下，在密闭容器中H2(g)和MgCO3(s)各1 mol发生反应。反应物(H2、MgCO3)的平衡转化率和生成物(CH4、CO2)的选择性随温度变化关系如图(反应Ⅲ在360 ℃以下不考虑)。
注：含碳生成物的选择性＝×100%
①表示CH4选择性的曲线是________(填字母)。
②点M温度下，反应Ⅱ的Kp＝________(kPa)-2(列出计算式即可)。
③在550 ℃下达到平衡时，n(CO)＝________ mol。500～600 ℃，随温度升高H2平衡转化率下降的原因可能是________________________________________。
提示：完成课时作业(四十五)
第45讲　化学反应速率与化学平衡图像 〔能力课〕
能力点一　速率—时间图像
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【典题示例】
[示例1]　解析：容器内发生的反应为A(g)＋2B(g) 3C(g)，该反应是气体分子数不变的可逆反应，所以在恒温恒容条件下，气体的压强始终保持不变，则容器内压强不变，不能说明反应达到平衡状态，a错误；根据图像变化曲线可知，t2～t3 min过程中，t2 min时改变某一条件，v′正瞬间不变，之后不断增大，则说明反应向逆反应方向移动，属于“渐变”过程，所以排除温度与催化剂等影响因素，改变的条件为向容器中加入生成物C，b正确；最初加入体系中的A和B的物质的量的比值为1∶3，当向体系中加入C时，平衡逆向移动，最终A和B各自物质的量增加的比例为1∶2，因此平衡时A的体积分数φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)，c正确；平衡常数K只与温度有关，因该反应在恒温条件下进行，所以K保持不变，d错误。
答案：bc
【对点演练】
1．解析：(1)根据题图可知，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逆增大得更多，说明平衡向逆反应方向移动，所以t1时改变的条件是升高温度。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，但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)根据题图可知，t1～t2、t4～t5时间段内平衡均向逆反应方向移动，NH3的含量均比t0～t1时间段的低，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正瞬间不变，之后逐渐减小，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。
答案：(1)ACDF　(2)C　E　B　(3)A
(4)
能力点二　反应进程折线图
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【典题示例】
[示例2]　解析：根据反应N2O4(g) 2NO2(g)，NO2的改变量是N2O4的两倍，从题图N2O4的曲线可知其达到平衡时减少了，则NO2从0升高到平衡时的0.06 mol·L-1，即可画出曲线；由题给ΔH>0可知，该反应正向吸热，保持其他条件不变，升高温度，平衡正向移动，且反应速率增大，达到平衡的时间缩短，即可画出曲线。
答案：
【对点演练】
2．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，故正反应为气体分子数增大的反应，则m＋n＜p。
答案：D
能力点三　恒压(或恒温)线
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【典题示例】
[示例3]　解析：由图像可知，压强一定时，温度越高，CH4的平衡转化率越大，故正反应为吸热反应，ΔH>0，A错误；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正确；压强为p4、温度为1 100 ℃时，甲烷的平衡转化率为80.00%，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＝≈1.64，C正确；压强为p4时，y点未达到平衡，此时反应正向进行，即v正>v逆，D正确。
答案：A
【对点演练】
3．解析：A、C两点对应的温度相同，平衡常数只受温度的影响，故KA＝KC，A错误；A点到C点，压强增大，NO2(g)的浓度增大，虽然平衡逆向移动，但最终二氧化氮的浓度仍比原浓度大，即C点气体颜色比A点深，B错误； A点到B点，NO2的体积分数减小，说明相同压强下，T2到T1，平衡逆向移动，T2>T1，即由状态B到状态A，可以用加热的方法，C正确；A点到C点，压强增大，平衡逆向移动，该反应的逆反应为气体相对分子质量增大的反应，即A点气体的平均相对分子质量小于C点气体的平均相对分子质量，D错误。
答案：C
能力点四　转化率—投料比图像
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【典题示例】
[示例4]　解析：由题图可知，T1温度下逆水气变换反应达到平衡所需的时间小于T2温度下逆水气变换反应达到平衡所需的时间，则T1＞T2，T1温度下反应速率快；达到平衡时，T1温度下反应物的摩尔分数小于T2温度下反应物的摩尔分数；由于起始CO2与H2的物质的量之比为1∶1，则达到平衡时CO2和H2的摩尔分数相等。T1比T2反应速率快，反应速率常数与温度有关，结合反应速率方程知k1＞k2，A项正确；反应的速率方程为v＝kc0.5(H2)c(CO2)，则，T1温度下达平衡时反应物的摩尔分数小于T2温度下达平衡时反应物的摩尔分数，则<，B项正确；温度不变，仅改变体系初始压力，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，反应物摩尔分数随时间的变化曲线发生变化，C项正确；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，故不能使平衡时各组分摩尔分数与T1温度时相同，D项错误。
答案：D
【对点演练】
4．解析：升高温度，CO2的平衡转化率减小，平衡向左移动，正反应为放热反应，ΔH＜0，A错误；达平衡时，v正(H2)＝3v逆(CO2)，B错误；升温，平衡左移，b点温度高，其平衡常数小，C错误。
答案：D(共92张PPT)
第45讲　化学反应速率与化学平衡图像〔能力课〕
复习目标
能从图像认识化学反应速率和化学平衡是变化的，知道化学反应速率、化学平衡与外界条件有关，并遵循一定规律；能多角度、动态地分析化学反应速率和化学平衡，并能解决实际问题。
要点归纳 · 发掘教材
1.“渐变”类速率—时间图像
甲
以图甲为例分析如下：t1时v′正突然增大，v′逆不变；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。
乙
丙
丁
2．“断点”类速率—时间图像
3.特殊“断点”类速率—时间图像
t1时刻改变的条件是使用催化剂或可能加压(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。
关键能力 · 拓展教材
【典题示例】
[示例1]　已知：A(g)＋2B(g) 3C(g)　ΔH＜0。向一恒温恒容的密闭容器中充入1 mol A和3 mol B发生反应，t1 min时达到平衡状态Ⅰ，在t2 min时改变某一条件，t3 min时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。
下列说法正确的是______(填标号)。
a．容器内压强不变，表明反应达到平衡
b．t2 min时改变的条件：向容器中加入C
c．平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅱ)＞φ(Ⅰ)
d．平衡常数K：K(Ⅱ)＜K(Ⅰ)
bc
解析：容器内发生的反应为A(g)＋2B(g) 3C(g)，该反应是气体分子数不变的可逆反应，所以在恒温恒容条件下，气体的压强始终保持不变，则容器内压强不变，不能说明反应达到平衡状态，a错误；根据图像变化曲线可知，t2～t3 min过程中，t2 min时改变某一条件，v′正瞬间不变，之后不断增大，则说明反应向逆反应方向移动，属于“渐变”过程，所以排除温度与催化剂等影响因素，改变的条件为向容器中加入生成物C，b正确；最初加入体系中的A和B的物质的量的比值为1∶3，当向体系中加入C时，平衡逆向移动，最终A和B各自物质的量增加的比例为1∶2，因此平衡时A的体积分数φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)，c正确；平衡常数K只与温度有关，因该反应在恒温条件下进行，所以K保持不变，d错误。
【对点演练】
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________(填标号，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________。
ACDF
　　
C
E
B
(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。
A
解析：(1)根据题图可知，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逆增大得更多，说明平衡向逆反应方向移动，所以t1时改变的条件是升高温度。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，但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)根据题图可知，t1～t2、t4～t5时间段内平衡均向逆反应方向移动，NH3的含量均比t0～t1时间段的低，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正瞬间不变，之后逐渐减小，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。
要点归纳 · 发掘教材
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。
答案：
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，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
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，故正反应为气体分子数增大的反应，则m＋n＜p。
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此类图像的纵坐标为某物质的百分含量或转化率等，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
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【典题示例】
[示例3]　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、压强的关系如图所示.
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：A
【对点演练】
3．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
答案：C
解析：A、C两点对应的温度相同，平衡常数只受温度的影响，故KA＝KC，A错误；A点到C点，压强增大，NO2(g)的浓度增大，虽然平衡逆向移动，但最终二氧化氮的浓度仍比原浓度大，即C点气体颜色比A点深，B错误； A点到B点，NO2的体积分数减小，说明相同压强下，T2到T1，平衡逆向移动，T2>T1，即由状态B到状态A，可以用加热的方法，C正确；A点到C点，压强增大，平衡逆向移动，该反应的逆反应为气体相对分子质量增大的反应，即A点气体的平均相对分子质量小于C点气体的平均相对分子质量，D错误。
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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。
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【典题示例】
[示例4]　(2024·山东卷，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。
答案：D
解析：由题图可知，T1温度下逆水气变换反应达到平衡所需的时间小于T2温度下逆水气变换反应达到平衡所需的时间，则T1＞T2，T1温度下反应速率快；达到平衡时，T1温度下反应物的摩尔分数小于T2温度下反应物的摩尔分数；由于起始CO2与H2的物质的量之比为1∶1，则达到平衡时CO2和H2的摩尔分数相等。T1比T2反应速率快，反应速率常数与温度有关，结合反应速率方程知k1＞k2，A项正确；
【对点演练】
4．一定条件下，反应6H2(g)＋2CO2(g) C2H5OH(g)＋3H2O(g)的数据如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A．该反应的ΔH＞0
B．达平衡时，v正(H2)＝v逆(CO2)
C．b点对应的平衡常数K值大于c点
D．a点对应的H2的平衡转化率为90%
答案：D
解析：升高温度，CO2的平衡转化率减小，平衡向左移动，正反应为放热反应，ΔH＜0，A错误；达平衡时，v正(H2)＝3v逆(CO2)，B错误；升温，平衡左移，b点温度高，其平衡常数小，C错误。
命题溯源
[示例]　(2025·广东卷，19节选)钛单质及其化合物在航空、航天、催化等领域应用广泛。钛基催化剂可以催化储氢物质肼(N2H4)的分解反应：
(e)N2H4===N2＋2H2
(f)3N2H4===N2＋4NH3
为研究某钛基催化剂对上述反应的影响，以肼的水溶液为原料(含N2H4的物质的量为n0)，进行实验，得到n1/n0、n2/n0随时间t变化的曲线如图。其中，n1为H2与N2的物质的量之和；n2为剩余N2H4的物质的量。
(1－y2)×100%
[教材溯源]　选择性必修1第二章，涉及催化剂选择性、平衡常数计算。
[价值引领]　聚焦钛在航空、航天、催化等高端领域的应用，考查考生对化学基本原理在实际生产和科研中的应用能力。与《普通高中化学课程标准》学业质量水平3中“能结合实际应用问题选择和优化反应条件”以及学业质量水平4中“能运用化学反应速率、化学平衡等理论模型，从调控化学反应速率、提高物质转化率等方面综合分析反应条件，设计优化反应条件的方案”的要求相符。
[考教衔接]　现在的命题与真实情境的结合越来越紧密，而真实情境往往是复杂的，包括复杂的研究对象、复杂的动态变化。同时，现在的命题越来越注意对思维品质的考查，而复杂的研究对象和复杂的动态变化均是考查思维品质的良好载体，因此备考时要关注此类题目，梳理解答此类问题的方法，强化此类题目的训练。
真题体验
1.(2025·河北卷，17节选)乙二醇(EG)是一种重要的基础化工原料，可通过石油化工和煤化工等工业路线合成。煤化工路线中，利用合成气直接合成乙二醇，原子利用率可达100%，具有广阔的发展前景。反应如下：
2CO(g)＋3H2(g) HOCH2CH2OH(g) ΔH
按化学计量比进料，固定平衡转化率α，探究温度与压强的关系。α分别为0.4、0.5和0.6时，温度与压强的关系如图：
①代表α＝0.6的曲线为_____(填“L1”“L2”或“L3”)；原因是
L1
该反应为气体体积减小的反应，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，平衡转化率增大
<
＝
12

解析：①该反应为气体体积减小的反应，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，平衡转化率增大，p(L1)>p(L2)>p(L3)，L1、L2、L3对应的α依次为0.6、0.5、0.4。②由图可知，压强相同时，温度越高平衡转化率越小，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应，ΔH<0。③M、N的进料相同，平衡转化率相等，平衡时各组分物质的量分数分别相等，则Kx(M)＝Kx(N)；D点对应的平衡转化率为0.5。
根据题给信息，该反应按化学计量比进料，设起始加入2 mol CO、3 mol H2，列三段式：
2．(2025·陕晋宁青卷，17节选)MgCO3/MgO循环在CO2捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用MgCO3与H2反应生成CH4的路线，主要反应如下：
Ⅰ.MgCO3(s)===MgO(s)＋CO2(g)　ΔH1＝＋101 kJ· mol-1
Ⅱ.CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－166 kJ· mol-1
Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)===H2O(g)＋CO(g)　ΔH3＝＋41 kJ· mol-1
100 kPa下，在密闭容器中H2(g)和MgCO3(s)各1 mol发生反应。反应物(H2、MgCO3)的平衡转化率和生成物(CH4、CO2)的选择性随温度变化关系如图(反应Ⅲ在360 ℃以下不考虑)。
c

0.2
反应Ⅱ生成的氢气多于反应Ⅲ消耗的氢气
解析：已知反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，反应Ⅲ为吸热反应，温度升高，MgCO3的平衡转化率升高，H2的平衡转化率下降，在360 ℃以下不考虑反应Ⅲ，则CO2的选择性上升，CH4的选择性下降，所以a表示MgCO3的平衡转化率，b表示CO2的选择性，c表示CH4的选择性。①表示CH4选择性的曲线是c；②点M温度下，从放大图中看出MgCO3的转化率为49.0%，则剩余的MgCO3的物质的量为0.51 mol，根据碳原子守恒，CH4和CO2中碳原子的物质的量之和为0.49 mol，又因为此时CO2的选择性和CH4的选择性相等，则CO2和CH4的物质的量均为0.245 mol。
③在550 ℃下达到平衡时，MgCO3完全转化，CO2的选择性为70%，CH4的选择性为10%，则生成的CO2的物质的量为0.7 mol，生成的CH4的物质的量为0.1 mol，根据碳原子守恒得出n(CO)＝(1－0.7－0.1) mol＝0.2 mol；因为反应Ⅱ是放热的，反应Ⅲ是吸热的，在500～600 ℃，随温度升高，反应Ⅱ平衡逆向移动，反应Ⅲ平衡正向移动，由于反应Ⅱ生成的氢气多于反应Ⅲ消耗的氢气，导致H2平衡转化率下降。
1．如图所示曲线表示其他条件一定时，反应2NO(g)＋O2(g)
2NO2(g)　ΔH<0中，NO的转化率与温度的关系曲线，图中标有a、b、c、d四点，其中表示未达到平衡状态，且v正>v逆的点是(　　)
A．a点　　　 B．b点　　　
C．c点　　　 D．d点
答案：C
解析：在图像中曲线上的任何一点都表示可逆反应处于平衡状态，在曲线上方的点，由于NO的转化率高于平衡时的转化率，因此逆反应速率大于正反应速率，反应逆向进行；在曲线下方的点，由于NO的转化率低于平衡时的转化率，因此逆反应速率小于正反应速率，反应正向进行。图中a、b、c、d四点中表示未达到平衡状态且v(正)>v(逆)的点是c点。
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、反应体系体积不变，t1时充入SO3(g)
B．维持温度、压强不变，t1时充入SO3(g)
C．维持反应体系体积不变，t1时升高反应体系温度
D．维持温度、反应体系体积不变，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。
3．如图是温度和压强对反应X＋Y 2Z影响的示意图。图中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．X、Y、Z均为气态
B．恒容时，混合气体的密度可作为此反应是否达到化学平衡状态的判断依据
C．升高温度时v正增大，v逆减小，平衡向右移动
D．使用催化剂Z的体积分数提高
答案：B
解析：由题图可知，在温度不变时增大压强，Z的体积分数减小，即平衡逆向移动，所以X、Y中至多有一种是气体，A错误；因反应物中有非气体物质存在，所以恒容时只要平衡发生移动，混合气体的质量就会发生变化，则密度必然改变，所以混合气体的密度可作为此反应是否达到化学平衡状态的判断依据，B正确；升高温度，v正、v逆都增大，C错误；催化剂对平衡移动无影响，不能提高Z的体积分数，D错误。
4．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是(　　)
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点小于b点
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段
答案：D
解析：化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，c点对应的正反应速率显然还在改变，一定未达到平衡，A错误；a到b时正反应速率增加，反应物浓度随时间不断减小，B错误；从a到c正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，C错误；随着反应的进行，a～c段正反应速率越快，消耗的二氧化硫就越多，SO2的转化率将逐渐增大，D正确。
5．在某密闭容器中，可逆反应A(g)＋B(g) xC(g)符合图甲所示关系，φ(C)表示C气体在混合气体中的体积分数。
由此判断，下列关于图乙的说法不正确的是(　　)
A．p3>p4，y轴表示A的转化率
B．p3>p4，y轴表示B的转化率
C．p3>p4，y轴表示B的质量分数
D．p3>p4，y轴表示混合气体的平均相对分子质量
答案：C
解析：由图甲可知，压强为p2时，温度为T1先达到平衡状态，则温度T1>T2；温度为T1时的φ(C)低于T2时，说明升高温度，平衡逆向移动，该反应的ΔH<0；温度为T1时，压强为p2时先达到平衡状态，则压强p16．在一定条件下，H2S能发生分解反应2H2S(g) S2(g)＋2H2(g)，利用该反应可制备氢气和硫黄。在2 L恒容密闭容器中充入0.1 mol H2S，不同温度下H2S的转化率与时间的关系如图所示。

答案：C
7．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K1C．在T2时，若反应体系处于状态D，则此时一定有v(正)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，T1K2，A、B错误；T2时由D→B点需降低c(NO)，即反应向右进行，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。
8．用CO和H2合成CH3OH的化学方程式为CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g)　ΔH＜0，按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示
下列说法正确的是(　　)
A．温度：T1＞T2＞T3
B．正反应速率：v(a)＞v(c)，v(b)＞v(d)
C．平衡常数：K(a)＞K(c)，K(b)＝K(d)
D．平均摩尔质量：M(a)＜M(c)，M(b)＜M(d)
答案：C
解析：该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CO的转化率降低，所以温度T1＜T2＜T3，A错误；a点温度比c点低，所以a点速率小，b点压强比d点大，所以b点速率大，B错误；升温平衡逆向移动，平衡常数变小，温度不变，平衡常数不变，所以平衡常数K(a)＞K(c)，K(b)＝K(d)，C正确；温度升高，平衡逆向移动，气体总质量不变，但总物质的量增大，平均摩尔质量M(a)＞M(c)，b的压强大于d，增大压强，平衡向正反应方向移动，平均摩尔质量增大，所以有M(b)＞M(d)，D错误。
9．CO2催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术，该过程发生下列反应。
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－58.6 kJ·mol-1
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ·mol-1
下列说法正确的是(　　)
A．CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH＝＋99.8 kJ·mol-1
B．曲线a表示CH3OH的选择性随温度的变化
C．图中所示270 ℃时，对应CO2的转化率为21%
D．在210～250 ℃之间，CH3OH的收率增大是由于CH3OH的选择性增大导致
答案：C
10.(4分)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。
NO分解反应是放热反应，升高温度不利于分解反应进行
870 K
11．(7分)(1)汽车尾气是雾霾形成的原因之一。研究氮氧化物的处理方法可有效减少雾霾的形成，可采用氧化还原法脱硝：
4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g) 4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH<0
根据下图判断提高脱硝效率的最佳条件是
_________________________________；氨氮比一定时，在400 ℃时，脱硝效率最大，其可能的原因是
氨氮物质的量之比为1，温度为400 ℃
在400 ℃时催化剂的活性最好，催化效率最高，同时400 ℃温度较高，反应速率较快
51.5%
选择相对较低的温度
p1＜p2＜p3
合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大
乙
33.33%

解析：(1)合成氨的反应中，压强越大越有利于氨的合成，因此，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。由图中信息可知，在相同温度下，反应达平衡时氨的摩尔分数p1＜p2＜p3，因此，图中压强由小到大的顺序为p1＜p2＜p3，判断的依据是合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。(2)对比图甲和图乙中的信息可知，在相同温度和相同压强下，图乙中平衡时氨的摩尔分数较小。在恒压下充入稀有气体Ar，反应混合物中各组分的浓度减小，各组分的分压也减小，化学平衡要朝气体分子数增大的方向移动，因此，充入稀有气体Ar不利于合成氨，进料组成中含有稀有气体Ar的图是图乙。

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