第09讲化学平衡图像综合（原卷版）

第九讲化学平衡图像综合要点集结要点集结知识精讲知识精讲一、化学平衡图像1．化学平衡图像的解题思路（1）分析图像①看面：即看清楚纵坐标和横坐标所对应的物理量；②看线：即看清楚线的走向（增、减性和斜率的大小）和变化趋势（渐变和突变）；③看点：即看清楚一些特殊点（起点、拐点、交点、接点、最高点、最低点的意义）；④看是否要做辅助线（等温线、等压线、平衡线）。（2）联想规律：依据图像信息，利用平衡移动原理，分析可逆反应的特征。（3）做出判断：先拐先平数值大，定一议二。2．化学平衡图像的基本类型（1）浓度—时间图可用于：①写出化学反应方程式；②求反应物的转化率。由图像可得出的结论：反应方程式：；A的转化率=，B的转化率=。（2）速率时间图①已知引起平衡移动的因素，判断反应是吸热或放热，反应前后气体体积的变化。②(已知反应)判断引起平衡移动的因素。图1图2结论：图1：引起平衡移动的因素是______________，平衡将向____方向移动。图2：引起平衡移动的因素是______________，平衡将向____方向移动。（3）速率时间图图1，已知对某平衡改变温度时有如下图变化，则温度的变化是________(升高或降低)，平衡向______反应方向移动，正反应是______热反应。图1图2图2，若对正反应吸热的可逆反应平衡后降低温度，画出平衡移动过程中的v—t图。图3，对于mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，改变压强时有如下图变化，则压强变化是______(增大或减小)，平衡向______反应方向移动，m+n______(>、<、=)p+q。图3图4图4，若对以上反应已知m+n>p+q，平衡后降低压强时，画出相关的v–t图。图5，对于反应A(g)+3B(g)2C(g)+D(g)(正反应放热)有如下图所示的变化，请分析引起平衡移动的因素可能是什么？并说明理由。图5图6，对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)有如下图所示的变化，请分析t1时的改变因素可能是什么？并说明理由。图6

（4）速率－时间图①确定t1、t2、t3时刻的操作：t1____________、t2____________、t3_____________。A．降温 B．加压 C．浓度减小②该反应正向是：____（吸、放）热反应。气体物质的量______（增大、减小）的反应。（5）某物质的转化率时间温度(或压强)图对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)判断正反应是____（放、吸）热反应。（6）某物质的转化率时间温度(或压强)图判断m+n与p+q的关系：m+n____p+q（7）某物质的百分含量时间温度(或压强)图判断正反应是____（放、吸）热反应。（8）某物质的百分含量时间温度(或压强)图①对于反应mA(g)+nB(gpC(g)+qD(g)判断m+n与p+q的关系：m+n____p+q②对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)判断m+n与p+q的关系：m+n____p+q；正反应是____（放、吸）热反应。（9）某物质的转化率温度(或压强)图对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)判断m+n与p+q的关系：m+n____p+q；正反应是____（放、吸）热反应。（10）某物质的百分含量温度(或压强)图①对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)判断m+n与p+q的关系：m+n____p+q；正反应是____（放、吸）热反应。②对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)判断m+n与p+q的关系：m+n____p+q；正反应是____（放、吸）热反应。

③对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)判断m+n与p+q的关系：m+n____p+q；正反应是____（放、吸）热反应。④对于2A(g)+B(g)C(g)+3D(g)(正反应吸热)有如下图所示的变化，图中Y轴可能表示：（）A．B物质的转化率 B．正反应的速率C．平衡体系中的A% D．平衡体系中的C%（11）其它①对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)正反应是____（放、吸）热反应。②对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)正反应是____（放、吸）热反应。③对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)（经过相同时间后C%随温度变化而变化图）看图技巧：可逆反应的最大程度即化学平衡状态。正反应是____（放、吸）热反应。④对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)（经过相同时间后A%随压强变化而变化图）看图技巧：可逆反应的最大程度即化学平衡状态。判断m+n与p+q的关系：m+n____p+q。经典例题经典例题【例1】（2020春•海淀区校级期末）反应mY(g)+nZ(g)⇌qX(g)△H，在不同温度下的平衡体系中，物质Y的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法正确的是（）A．m+n＜q B．该反应的△H＞0 C．A、C两点化学平衡常数：KA＞KC D．B、C两点的反应速率：v(B)＜v(C)【例2】（2022春•沙坪坝区校级期末）可逆反应：aA(g)+bB(s)⇌cC(g)+dD(g)，当其他条件不变时，反应过程中某物质在混合物中的百分含量与温度(T)、压强(P)的关系如图所示，下列判断正确的是（）A．P1＜P2a+b＞c+d B．P1＜P2a＝c+dC．T1＜T2△H＞0 D．T1＞T2△H＜0

【例3】（2020•北京模拟）已知某可逆反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)△H，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在混合气体中的百分含量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，△H＜0 B．T1＞T2，P1＜P2，m+n＞p，△H＞0 C．T1＜T2，P1＞P2，m+n＜p，△H＜0 D．T1＞T2，P1＜P2，m+n＜p，△H＞0【例4】（2021秋•西城区校级期中）已知：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H＝﹣49.0kJ•mol﹣1。一定条件下，向体积为1L的密闭容器中充入1molCO2和3molH2，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化曲线如图所示。下列叙述中，正确的是（）A．升高温度能使增大 B．该条件下，反应的平衡常数为 C．反应达到平衡状态时，CO2的平衡转化率为25% D．3min时，用CO2的浓度表示的正反应速率等于用CH3OH的浓度表示的逆反应速率【例5】（2021秋•大兴区期中）在密闭容器中发生反应CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)△H＞0，测得c(CH4)随反应时间(t)的变化如图所示。下列判断不正确的是（）A．0～5min内，v(CH4)＝0.1mol•L﹣1•min﹣1 B．10min时，改变的外界条件可能是温度 C．恒温下，缩小容器体积，达到新平衡时n(H2)比原平衡时的小D．10～12min时间内，反应的平衡常数逐渐减小

【例6】（2020秋•西城区校级期中）已知：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H＝﹣49.0kJ•mol﹣1．一定条件下，向体积为1L的密闭容器中充入1molCO2和3molH2，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化曲线如图所示．下列叙述中，正确的是（）A．升高温度能使增大 B．反应达到平衡状态时，CO2的平衡转化率为75% C．3min时，用CO2的浓度表示的正反应速率等于用CH3OH的浓度表示的逆反应速率 D．从反应开始到平衡，H2的平均反应速率υ(H2)＝0.075mol•L﹣1•min﹣1【例7】（2019春•齐齐哈尔期末）在密闭容器中进行下列反应：M(g)+N(g)⇌R(g)+2L，此反应符合如图，下列叙述正确的是（）A．正反应吸热，L是气体B．正反应吸热，L是固体C．正反应放热，L是气体D．正反应放热，L是固体或液体【例8】（2022秋•曹县校级期中）已知A（？）+aB（g）⇌C（g）+2D（g）（a为正整数）。反应过程中，当其他条件不变时，C的百分含量（C%）与温度（T）和压强（P）的关系如图所示。下列说法错误的是（）A．若a=2，则A为液态或固体B．该反应的正反应为放热反应C．T2＞T1，P2＞P1D．增加B的物质的量，平衡正移，平衡常数K增大

【例9】（2023秋•丰台区校级期中）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯：CH3OH(g)+CO(g)⇌HCOOCH3(g)，在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量CH3OH和CO，测得相同时间内CO的转化率随温度变化如图所示，下列说法正确的是（）A．增大压强甲醇转化率增大B．平衡常数K（75℃）＞K（85℃），反应速率vb＜vdC．生产时反应温度控制在80～85℃为宜D．b条件下延长反应时间，CO的转化率保持不变【例10】(2022春•西城区校级期中)一定条件下的某可逆反应，其正反应速率v(正)和逆反应速率v(逆)随时间变化的曲线如图所示，下列有关说法正确的是（）A．t1时刻，反应逆向进行 B．t2时刻，v(正)＞v(逆) C．t3时刻，达到反应进行的限度 D．t4时刻，反应还没达到平衡状态【例11】(2023•门头沟区一模)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法不正确的是（）A．反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的△H＜0 B．图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率 C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO转化率 D．380℃下，c起始(O2)＝5.0×10﹣4mol•L﹣1，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K＞2000

【例12】(2024春•北碚区校级期末)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。下列说法中正确的是（）A．t2时速率加快，平衡正向移动 B．t3时降低了温度 C．t5时增大了压强 D．t6的转化率最低【例13】(2021秋•西城区校级期中)可逆反应aX+2Y(g)⇌2Z(g)在一定条件下达到平衡后，t1和t2时各改变某一种外界条件，化学反应速率(v)﹣时间(t)图象如图。则下列说法正确的是（）A．若X是固体，则t1时一定是增大了容器的压强 B．若X是气体，则t2时可能是增大了容器的压强 C．若X是固体，则t1时可能是增大了X的质量 D．t2时不可能是减小容器压强；若采用了降温措施，则该反应的正反应方向△H＜0【例14】(2023•雁塔区校级开学)可逆反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)ΔH＜0，一定条件下在某密闭容器中达到平衡，T1时改变某一条件，化学反应速率与反应时间关系如图。下列说法中正确的是（）A．t1时改变某一条件，平衡向逆反应方向移动 B．维持压强不变，t1时升高反应体系温度 C．维持温度不变，t1时扩大反应体系体积 D．维持温度、压强不变，t1时充入SO3(g)

【例15】(2024•东城区二模)工业上常用H2除去CS2：CS2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2S(g)。一定温度下，向恒容反应器中按照不同投料(见下表)充入气体。按照①进行投料时，测得体系中各成分的物质的量随时间变化如图所示。投料CS2(g)H2(g)CH4(g)H2S(g)①1mol4mol00②0.4mol1.6mol0.8mol1.6mol③1mol1mol00下列说法不正确的是（）A．图中M对应的物质是H2S B．①中达到平衡时，n(H2)＝0.8mol C．按照②进行投料时，反应向逆反应方向进行 D．任意时刻③中CS2的体积分数均为50%【例16】(2023秋•东城区校级期末)在不同条件下，按投料比n(H2)：n(CO2)＝3：1进行反应：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH＝﹣48.97kJ⋅mol﹣1，并测定实验数据。①一定条件下，CO2转化率为13.68%，CH3OH产率()为4.12%。②一定压强下，相同时间，CH3OH产率随温度变化的数据如图。下列说法不正确的是（）A．与①相同条件下，提高H2与CO2的比例，可以提高CO2的转化率 B．由①可推测，CO2制取CH3OH过程中无副反应发生 C．由②可推测，480～520K，温度升高，速率加快是CH3OH产率升高的原因 D．由②可推测，温度升高CH3OH产率降低的可能原因是平衡逆向移动【例17】(2022春•海淀区校级期末)Ⅰ．研究化学反应的快慢和限度，能使化学反应更好地服务于人类的需要．高炉炼铁中常发生副反应：Fe(s)+CO2(g)⇌FeO(s)+CO(g)，一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2(g)，反应过程中CO2(g)和CO(g)的浓度与时间的关系如图所示：（1）t1时，正、逆反应速率的大小关系为v正____v逆(填“＞”、“＜”或“＝”)。（2）0～4min时间段内，CO的平均反应速率v(CO)＝___________________________。（3）下列条件的改变能减慢其反应速率的是______。A．降低温度 B．减少铁粉的质量C．保持压强不变，充入He使容器的体积增大 D．保持体积不变，充入CO2使体系压强增大【例18】(2023秋•西夏区校级期中)研究化学反应的速率和限度具有重要意义。请回答下列问题：（1）一定条件下，在2L密闭容器中发生反应：3A(g)+B(g)⇌2C(g)。开始时加入4molA、6molB、2molC，在2min末测得C的物质的量是3mol。①用A的浓度变化表示反应的平均速率：___________________________。②在2min末，B的浓度为________________。③升高温度，化学反应速率______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；充入1molB，化学反应速率______；将容器体积变为3L，化学反应速率______。（2）某温度时，在2L容器中发生A、B两种物质间的转化反应，A、B物质的量随时间变化的曲线如图所示。请分析图中的数据，回答下列问题。①4min时，反应是否达到平衡？____(填“是”或“否”)。②8min时，正反应速率____逆反应速率(填“＞”“＜”或“＝”)。

【例19】(2023秋•西城区期末)甲醇是一种重要的化工原料，具有广阔的开发和应用前景。工业上使用水煤气(CO与H2的混合气体)转化成甲醇(CH3OH)。（1）已知一定条件下，发生反应：CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)ΔH1＝﹣41.2kJ/mol，CH3OH(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+3H2(g)ΔH2＝+49.5kJ/mol，该条件下，水煤气转化成甲醇的热化学方程式是_______________________________________________________。（2）在体积可变的恒压密闭容器中投入0.5molCO和0.75molH2，不同条件下发生上述反应。实验测得平衡时CH3OH的物质的量(n)随温度(T)、压强(p)的变化如图1所示。①p1____p2(填“＜”或“＞”)。②M点对应的平衡混合气体的体积为1L，则233℃时，该反应的平衡常数K＝______，H2的转化率为__________(保留1位小数)。③下列叙述能说明上述反应在p1条件下达到化学平衡状态的是______(填字母)。a．单位时间内消耗1molCO的同时生成1molCH3OHb．CH3OH的体积分数不再改变c．密闭容器的体积不再改变（3）工业上可利用甲醇羰基化法进一步制取甲酸甲酯：CH3OH(g)+CO(g)⇌HCOOCH3(g)。在容积不变的密闭容器中，投入等物质的量的CH3OH和CO，相同时间内CO的转化率随温度变化如图2所示(不考虑其他副反应)。①b、c、d三点中，尚未达到化学平衡状态的点是______。②该反应是______(填“放热”或“吸热”)反应。③曲线ac段和de段的变化趋势不同。试从反应速率和平衡角度说明理由：________________________________________________________________________________。课后练习课后练习【练1】（2023秋•海淀区校级期中)如图是温度和压强对X+Y⇌2Z反应影响的示意图。图中横坐标表示温度，纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是（）A．上述可逆反应的正反应为放热反应 B．X、Y、Z均为气态C．X和Y中只有一种为气态，Z为气态 D．温度升高时，Z的生成率变小【练2】(2024•门头沟区一模)我国科学家研发的“液态阳光”计划是：通过太阳能发电电解水制氢，再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢制备甲醇。主反应：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH＝﹣48.7kJ•mol﹣1副反应：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH＝+41.3kJ•mol﹣1已知：CH3OH产率＝将CO2和H2按物质的量比1：3混合，以固定流速通过盛放Cu/Zn/Al/Zr催化剂的反应器，在相同时间内，不同温度下的实验数据如图所示。下列说法不正确的是（）A．由图可知，催化剂活性最好的温度大约在523K B．483K升温到523K，主反应的反应速率受温度影响更大 C．为了提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，可以选择低温、高压条件 D．温度由523K升到543K，CH3OH的实验产率降低的原因可能是：温度升高，主反应逆移程度大于副反应正移程度【练3】(2024•丰台区校级开学)在容积不变的容器中充入CO和NO发生如下反应：2CO(g)+2NO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)。其他条件不变时，分别探究温度和催化剂的比表面积对上述反应的影响。实验测得c(CO)与时间的关系如图所示。已知：i．起始投料比n(CO)：n(NO)均为2：3；ii．比表面积：单位质量的物质具有的总面积。下列说法正确的是（）A．Ⅰ、Ⅱ反应温度相同，催化剂的比表面积相同 B．Ⅱ中NO的平衡转化率为75% C．0～t1min，Ⅲ中平均反应速率v(CO)＝2×10﹣3mol•L﹣1•min﹣1 D．在Ⅲ的条件下，该反应的平衡常数K＝62.5【练4】(2023秋•昌平区期末)CO加氢合成甲烷的反应为：CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g)ΔH＝﹣206kJ•mol﹣1。下列与该反应相关的各图中正确的是（）A． B． C． D．【练5】(2024•西城区校级开学)中国科学家在淀粉人工光合成方面取得重大突破性进展，该实验方法首先将CO2催化还原为CH3OH。已知CO2催化加氢的主要反应有：①CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1＝﹣49.4kJ/mol②CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH2＝+41.2kJ/mol其他条件不变时，在相同时间内温度对CO2催化加氢的影响如图。下列说法不正确的是（）A．CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)ΔH＝﹣90.6kJ/mol B．使用催化剂，能降低反应的活化能，增大活化分子百分数 C．其他条件不变，增大压强，有利于反应向生成CH3OH的方向进行 D．220～240℃，升高温度，对反应②速率的影响比对反应①的小

【练6】(2023秋•海淀区校级月考)向一恒容密闭容器中加入1molCH4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(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．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态【练7】(2023秋•仓山区校级期中)反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH＜0达平衡状态后，改变某一条件，下列图象与条件变化一致的是（）A．升高温度B．增大N2浓度C．改变压强D．加入催化剂【练8】(2023秋•丰台区校级期中)不同温度下，将1molCO2和3molH2充入体积为1L的恒容密闭容器中发生反应：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH平衡时CH3OH的物质的量分数随温度变化如图所示。下列说法不正确的是（）A．该反应的ΔH＜0 B．240℃时，若充入2molCO2和6molH2，平衡时CH3OH的物质的量分数大于25% C．240℃时，若起始时充入0.5molCO2、2molH2、4molCH3OH、1molH2O，反应向正反应方向进行D．240℃达平衡后，压缩容器体积使压强增大，平衡正向移动，CO2浓度降低【练9】(2023秋•西城区校级期中)工业生产硫酸的一步重要反应是2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)ΔH＜0，如果该反应在容积不变的密闭容器中进行，图中表示当其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，其中结论正确的是（）A．图Ⅰ表示催化剂对化学平衡的影响，且甲使用了催化剂 B．图Ⅰ表示温度对化学平衡的影响，且甲温度高 C．图Ⅱ表示SO2平衡转化率与温度及压强的关系，可以判断T1＜T2 D．图Ⅲ表示t0时刻升高温度或增大压强对反应速率的影响【练10】(2023秋•大兴区校级期中)臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为2NO2(g)+O3(g)⇌N2O5(g)+O2(g)，若反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是（）ABCD升高温度，化学平衡常数增大0～3s内，反应速率为v(NO2)＝0.2mol•L﹣1•s﹣1N点的正反应速率v(正)小于N点的逆反应速率v(逆)达平衡时，仅改变x，则x为c(O2)【练11】(2023秋•东城区期中)在某容积一定的密闭容器中，有下列可逆反应2A(g)+B(g)⇌xC(g)反应曲线(T表示温度，p表示压强，C%表示C的体积分数)如图Ⅰ、Ⅱ所示，试判断下列说法正确的是（）A．x＝3 B．该反应ΔH＜0，ΔS＞0C．P3＞P4，y轴表示B的平衡转化率 D．P3＜P4，y轴表示混合气体的密度

【练12】(2023秋•东城区校级期中)已知A(s)+B(g)⇌2C(g)ΔH＜0，体系中C的物质的量分数与温度的关系如图所示。下列说法正确的是（）A．其它条件不变时，增大压强平衡不移动 B．上述图象中，b点已达到化学平衡状态C．该反应的平衡常数表达式K＝ D．化学平衡常数K(c)＜K(d)【练13】(2023秋•鼓楼区校级期中)在2L恒容密闭容器中充入2molX和1molY发生反应：2X(g)+Y(g)⇌3Z(g)ΔH＜0，反应过程持续升高温度，测得混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示，下列推断正确的是（）A．升高温度，平衡常数增大 B．W点X的正反应速率等于M点X的正反应速率 C．Q点时，Y的转化率最大 D．平衡时充入Z，达到新平衡时Z的体积分数比原平衡时大【练14】(2023秋•海淀区校级期中)某温度下，在容积为1L的密闭容器中充入1molCO2和3.25molH2，发生反应：CO2(g)+3H2(