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第38讲　化学反应速率和平衡图像
第八章　化学反应速率与化学平衡
复习要点　1.知道化学反应速率和化学平衡图像的类型及分析思路。2.加深外界条件 对化学反应速率和平衡影响的理解。3.学会用速率和平衡理论解释图像的曲线变化。
考点1
考点 　化学反应速率图像
1. 速率—时间图像
（1）“渐变”类v－t图像
图像 分析和结论
分析：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
结论：t1时其他条件不变，增大反应物的浓度
图像 分析和结论
分析：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
结论：t1时其他条件不变，减小反应物的浓度
分析：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
结论：t1时其他条件不变，增大生成物的浓度
分析：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
结论：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
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分子 数不变的反应）
②常见含“断点”的速率变化图像分析
温度升高 温度降低 温度升高 温度降低
适合正反应为放热的反应 适合正反应为吸热的反应
压强增大 压强减小 压强增大 压强减小
适合正反应为气体分子数增大的反应 适合正反应为气体分子数减小的反应
2. 同温（同压）下物质的量（浓度、分数）—时间图像
某温度时，在定容（V L）容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
据图可知：①n（X）、n（Y）随时间减小为反应物；②n（Z）随时间增大为生成 物；③X、Y、Z均有剩余，该反应是可逆反应；④t3 s之后n不变，反应达到平衡状 态，正、逆反应速率相等；⑤曲线斜率越大，反应速率越快；曲线斜率越小，反应速 率越慢；两条曲线相交时，交点处反应速率数值相等，但不是平衡状态。
化学反应速率的相关计算
反应速率 的计算
正、逆反 应的速率 常数与平 衡常数的 关系
题组一　速率—时间图像
A. 由0到t1，H2的浓度不断增大
B. 由t1到t2，2v正（H2）＝3v逆（NH3）
C. t2时，可能向容器中通入了N2
D. 平衡常数KⅠ可能小于KⅡ
D
解析：由题图可知，0到t1的过程为氨气分解达到平衡的过程，反应中氢气的浓度不 断增大，故A正确；由题图可知，t1时反应达到平衡，正逆反应速率相等，则t1到t2 的过程中，反应速率的关系为2v正（H2）＝3v逆（NH3），故B正确；由题图可知，t2 条件改变的瞬间，逆反应速率增大，可能是通入氮气，增大了生成物氮气的浓度，故 C正确；由题图可知，t2条件改变的瞬间，逆反应速率增大，随后减小，说明平衡向 逆反应方向移动，该反应是吸热反应，若改变条件为升高温度，平衡向正反应方向移 动，与图示不符合，所以改变条件不可能是升高温度，温度不变，平衡常数不变，则 反应的平衡常数KⅠ等于KⅡ，故D错误。
回答下列问题：
A. t0～t1 B. t1～t2
C. t2～t3 D. t3～t4
E. t4～t5 F. t5～t6
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。
ACDF　
（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
解析：（2）t1时，v正、v逆同时增大，且v逆增大得更多，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，且v正减小得更 多，平衡向逆反应方向移动，所以t4时改变的条件是减小压强。
C　
E　
B　
A. t0～t1 B. t2～t3
C. t3～t4 D. t5～t6
解析：（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。
A　
（4）如果在t6时刻，恒温恒容条件下，从反应体系中分离出部分氨气，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。
解析：（4）恒温恒容条件下，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。
题组二　物质的量（分数、浓度）—时间图像
A. 当混合气体的平均相对分子质量不变时，反应达到平衡状态
B. t1时刻，可能向容器中充入了一定量的SO3
C. t1时刻后，SO2的平衡转化率为75％
D. 正反应速率：a＞b＞c
C
考点2
1. 转化率（百分含量）—时间—温度（压强）图像
考点 　转化率（百分含量）—时间（温度、压强）图像
甲 乙 丙
（2）解答恒温（恒压）图像题时应注意以下两点
①“先拐先平数值大”原则
分析反应由开始（起始物质相同时）到达平衡所用时间的长短可推知反应条件 的变化。
a.若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。如图甲中T2＞T1。
b.若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如图乙中p1＞p2。
c.若为是否使用催化剂，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。如图丙中a使 用催化剂。
②正确掌握图像中反应规律的判断方法
a.图甲中，T2＞T1，升高温度，平衡时αA降低，平衡逆向移动，正反应为放热 反应。
b.图乙中，p1＞p2，增大压强，平衡时αA升高，平衡正向移动，则正反应为气体分 子数减小的反应。
c.若纵坐标表示A的百分含量，则图甲中正反应为吸热反应，图乙中正反应为气体分 子数增大的反应（反应从逆向开始）。
2. 恒温（恒压）图像
甲
乙
（1）“定一议一”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来 判断平衡移动的方向，从而确定反应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。如甲中任取一条温度曲线研究，压强增大，αA增大，平衡正向移动， 正反应为气体分子数减小的反应，乙中任取横坐标一点作横轴的垂线（等压线），也 能得出相同结论。
（2）通过分析相同压强下不同温度时反应物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。如利用上述分析方法，在甲中作横轴的垂线（等温 线），乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。
甲
乙
题组一　转化率（百分含量）—时间（温度、压强）图像
A. 该反应的ΔH＜0
B. 化学方程式中，n＜e＋f
C. 反应达到平衡后，若温度升高，平衡逆向移动
D. 反应达到平衡后，增加A的质量有利于平衡逆向移动
D
解析：达到平衡所用时间越短，反应速率越快，可知T2＞T1，p2＞p1，温度由T1升高 到T2，平衡时C的体积分数减小，说明升高温度，平衡逆向移动，故该反应为放热反 应，ΔH＜0，A正确；压强由p1增大到p2，平衡时C的体积分数减小，说明增大压 强，平衡逆向移动，所以该反应的正反应为气体分子数增大的反应，即n＜e＋f，B 正确；该反应为放热反应，反应达到平衡后，若温度升高，平衡逆向移动，C正确；A 为固体，反应达到平衡后，增加A的质量不能使平衡发生移动，D错误。
D
题组二　恒温（压强）图像
A. 压强：p1＜20 MPa
B. 速率：b＜a
C. a点时，N2的转化率约为33％
D. 虚线表示p1条件下充入He后的图像
考点3
考点 　以温度为横轴的平衡图像
1. 物质的量相关—温度图像
若反应温度范围内，催化剂活性不变，则：
注意：上述模型一般适用于单反应体系，对于多反应体系或多因素影响体系，要先分 析每个因素对每个反应的影响，然后分析曲线变化趋势，符合曲线变化趋势的即为主 反应或主影响因素。
2. 转化率、产率、选择性—温度图像
其他条件不变，反应相同时间时，产物的选择性、反应物转化率或产物的产率随温度 的变化曲线如图所示。
关键结论
速记催化剂8个必背要点
题组一　物质的量—温度图像
1. （2025·江苏卷）甘油（C3H8O3）水蒸气重整获得H2过程中的主要反应：
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。
A
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
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
D
题组二　转化率、产率、选择性—温度图像
3. （2025·黑吉辽蒙卷）间接合成法：用合成气和O2制备的DMO合成乙二醇，发生如 下3个均放热的连续反应，其中MG生成乙二醇的反应为可逆反应。
Ⅰ　
Ⅳ　
A. 降低温度
B. 增大压强
C. 减小初始氢酯比
D. 延长原料与催化剂的接触时间
解析：（2）根据题图可知，升高温度可提高A点DMO的转化率，A错误；463 K之前 DMO的实际转化率仍随着温度升高而增大，故450 K时反应未平衡，增大压强，可加快 反应速率，提高DMO的转化率，B正确；减小初始氢酯比，相当于减小反应物浓度，反 应速率减慢，会降低DMO的转化率，C错误；反应未达到平衡时，延长原料与催化剂的 接触时间，可使反应更充分，增大反应物转化的量，提高DMO的转化率，D正确。
BD　
1.98　
0.025　
限时跟踪检测
限时跟踪检测（三十八）　化学反应速率和平衡图像
A. 反应物A的平衡转化率：容器Ⅱ一定大于容器Ⅰ
B. Ⅰ、Ⅱ两个容器达到平衡时，平衡常数KⅡ一定大于KⅠ
C. 0～8 min内，容器Ⅰ中v（A）＝1.875 kPa/min
D. x、y、z三点的化学反应速率：vy＞vz＞vx
C
A. η1＜η2
B. 正反应速率：v（b）＜v（c）
C. 平衡常数：K（a）＞K（b）＝K（c）
D. 450 K时，压强不变则反应达到平衡
B
A. T1 ℃下，催化剂活性：催化剂1＜催化剂2
B. 在催化剂2的条件下，反应速率：c＞b
C. 体系中C3H3N（g）的物质的量：b＜c
D. 催化剂2条件下，b点反应未达到化学平衡状态
A
解析：T1 ℃下，相同时间内，催化剂1作用下，C3H6（g）转化率更大，说明反应速率 更快，催化剂活性：催化剂1＞催化剂2，A错误；在催化剂2的条件下，相同时间c点 C3H6（g）转化率更大，反应速率：c＞b，B正确；c点C3H6（g）转化率更大，生成的 C3H3N（g）更多，体系中C3H3N（g）的物质的量：b＜c，C正确；该反应正反应方向 放热，升高温度，C3H6（g）的平衡转化率减小，b点C3H6（g）转化率还低于c点，说 明b点反应未达到化学平衡状态，D正确。
A. 该反应在高温条件下才能自发进行
B. M、N两点对应的化学平衡常数：M＝N
C. P、M两点对应的A的转化率：P＜M
D. 恒温恒容时，平衡后再充入少量He，平衡不移动，φ（B）不变
A
解析：P点和M点比较，相同压强下，升高温度，B的体积分数减小，平衡逆向移动， 说明该反应为放热反应；M点和N点比较，相同温度下，增大压强，B的体积分数减 小，平衡逆向移动，故正向为气体分子数增大的反应，即a＜b＋c。由题图可知，压 强不变时，升高温度，φ（B）减小，平衡逆向移动，故正反应为放热反应，ΔH＜ 0；温度不变时，增大压强，φ（B）减小，平衡逆向移动，故a＜b＋c，则ΔS＞0， 所以该反应在任意温度下均可自发进行，A错误；平衡常数只和温度有关，M、N两点 的温度相同，化学平衡常数相同，B正确；P、M两点的压强相同，降低温度，φ（B） 增大，平衡正向移动，A的转化率增大，故A的转化率：P＜M，C正确；恒温恒容条件 下，平衡后向容器中再充入少量He，浓度不变，平衡不移动，φ（B）不变，D正确。
A. Z和W在该条件下至少有一个为气态
B. 若在该温度下此反应平衡常数表达式为K＝c（X），则t1～t2时 间段与t3时刻后的X浓度不相等
C. t1～t2时间段与t3时刻后，两时间段反应体系中气体的平均摩尔 质量可能相等
D. 若该反应只在某温度T以上自发进行，则该反应的平衡常数K随 温度升高而减小
C
解析：分析题图可知，正反应速率不随反应时间和压强的改变而改变，Z、W均为非气 体，故A错误；由于化学平衡常数只与温度有关，该温度下平衡常数K＝c（X）是定 值，则t1～t2时间段与t3时刻后的c（X）相等，故B错误；分析题图可知，正反应速 率不随时间和压强的改变而改变，Z、W均为非气体，X是气体，Y可能是气体或非气 体，所以反应过程中气体摩尔质量可能相等也可能不相等，故C正确；由于该反应 ΔS＞0且在某温度为T以上时才能自发进行即高温自发，根据ΔH－TΔS＜0，得出 该反应是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，故D错误。
A. 反应①的活化能小于反应②
B. 10 s时，正反应速率v1（正）＞v2（逆）
C. 0～6 s内，X的平均反应速率v（X）＝0.5 mol·L－1·s－1
C
B. T1＞T2
C
8. （2026·南京、盐城第一次模拟）甲醇－水催化重整可获得H2.其主要反应为
ΔH＝＋49.4 kJ·mol－1
在1.0×105 Pa、n始（H2O）∶n始（CH3OH）＝1.2时，若仅考虑上述反应，平衡时CO的 选择性、CH3OH的转化率和H2的产率随温度的变化如图所示。
B
B. 平衡时CH3OH的转化率一定大于H2O的转化率
C. 图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化
D. 一定温度下，降低体系压强，反应Ⅰ的平衡常数增大
9. （2026·徐州第二次调研）CH4和CO2重整制氢体系中主要发生下列反应：
在密闭容器中，1.01×105 Pa、n始（CH4）＝n始（CO2）＝1 mol时，若仅考虑上述反 应，平衡时各气态物质的物质的量随温度的变化如图所示。
B
A. 曲线a表示平衡时CO的物质的量随温度的变化
C. 500～600 ℃，随着温度升高，容器中积碳减少
A. 该反应的ΔH＞0
B. 升高温度，v正减小、v逆增大
D. 平衡后加水稀释，达到新平衡后n（Q）减小
D
11. （2026·湖北4月适应性考试）PCl3、PCl5常用于制造农药等，磷在氯气中燃烧生 成这两种卤化磷。回答下列问题：
t/s 0 50 150 250 350
n（PCl5）/mol 1.0 0.84 0.82 0.80 0.80
A. 混合气体的密度不变
B. 混合气体的平均相对分子质量不变
C. v正（PCl5）＝v正（PCl3）
D. 混合气体的压强不变
1.6×10－3　
BD　
②反应前后气体总质量不变、容器体积不变，密度是恒量，混合气体的密度不变，反 应不一定达到平衡状态，A错误；反应前后气体总质量不变，反应前后气体计量系数 和不同，混合气体的平均相对分子质量是变量，混合气体的平均相对分子质量不变， 反应一定达到平衡状态，B正确；v正（PCl5）＝v正（PCl3）都是正速率，当其相等 时，不能证明反应达到平衡，C错误；反应前后气体计量系数和不同，容器体积不 变，压强是变量，混合气体的压强不变，反应一定达到平衡状态，D正确；
Cat2　
Cat2对应直线斜率更小活化能更低　
D　
A. x＝a mol B. a mol＜x＜2a mol
C. x＝2a mol D. x＞2a mol
加入催化剂　
解析：（4）①b、c相比，c的反应速率更快但平衡未发生移动，则c改变的条件可能 为加入催化剂；
12. （2026·长沙一模）合成氨是化学工业的重要基础，我国以天然气为原料 合成氨。
【原料气的制取】以甲烷为原料制取氢气。
解析：（1）由题图1可知，横坐标为T－1，反应①对应的曲线升高温度，lg K增大，K也增大，反应①为吸热反应；
吸
热　
A. 低温高压 B. 高温低压
C. 高温高压 D. 低温低压
B　
解析：（2）由题图可知，其他条件相同时，压强越大甲烷平衡体积分数越大，温度越高甲烷平衡体积分数越小，要使甲烷平衡转化率提高，即要使甲烷平衡体积分数减小，应该选择高温低压；
50％　
化学键 H—H N—H
E/（kJ·mol－1） 436 391
945.6　
低温时，升温对k1影
响大于k2影响，高温时，升温对k2影响大于k1影响，使反应速率随温度升高先增大后
减小　
b　
②由速率方程可知，k1增大，反应速率增大，k2增大，反应速率减小，随着温度的升 高，k1、k2均增大，按照一定氮氢比投料，当控制氮气转化率不变时，反应速率并不 是随温度的升高而单调地增大，其原因为低温时，升温对k1影响大于k2影响，高温 时，升温对k2影响大于k1影响，使反应速率随温度升高先增大后减小；
③最适宜温度高于平衡温度，反应放热，温度低有利于平衡正向移动，氨气的体积分 数大，故b曲线为平衡温度曲线。

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