2026人教版高考化学第一轮同步基础练：化学反应速率和平衡图像（含答案）

第41讲化学反应速率和平衡图像

（说明:选择题每小题3分）

层次1基础性

1.对于反应2so2（g）+O2（g）-2so3（g）AH<0已达到平衡,如果其他条件不变时，分别改变

下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条件与图像不相符的是

。~九:丫（正）=v（逆）;九时改变条件」2时重新建立平衡］（）

［A］增大氧:气的浓度［B］增工压强

「C1升高温度1D］加入催化剂

2.在其他条件不变时，只改变某一条件，化学反应aA（g）+B（g）-cC（g）的平衡的变化图像

如下（图中p表示压强,T表示温度,〃表示物质的量,a表示平衡转化率），据此分析下列说法

正确的是（）

0T0反应时间°p

反应I反应u反应m

A.在反应I图像中，说明正反应为吸热反应

B.在反应I图像中，若”>p2,则此反应的AS>0

C.在反应II图像中，说明该正反应为吸热反应

D.在反应ni图像中，若乃>72,则该反应能自发进行

3.某化学研究小组的同学探究外界条件对化学反应机AlgHzB^L^pCXg）的反应速率和

平衡的影响图像如图，下列判断正确的是（）

A.由图1可知,TI<T2,该反应正反应为吸热反应

B.由图2可知,该反应m+n>p

C.图3中,表示反应速率v(正)>v(逆)的是点1

D.图4中，若机+〃=/?,则a曲线一定使用了催化剂

4.(2024.河南名校联盟联考)化学中常借助曲线图来表示某种变化过程，下列有关四个曲线

图的说法不正确的是()

A.对反应:aA(s)+2B(g)一xC(g),根据图①可以求出x=2

B.升高温度，图④表示的反应中反应物的转化率增大

C.图③可表示压强对可逆反应2A(g)+2B(g)一3c(g)+D(g)的影响，乙的压强大

D.图②可以表示对某化学平衡体系改变温度后反应速率随时间的变化

5.一定温度下，在刚性容器中加入等物质的量的H2(g)与NO(g)发生反应:2H2(g)+2NO(g)

—N2(g)+2H2O(g)AH<0,测得H2(g)与H20(g)的分压随时间变化如图所示。下列说法正

确的是()

\H2O(g)

\zT

/屁⑻

01020

时间/min

A.当气体密度不再变化时,反应达到平衡

B.体系中气体总物质的量皿初始）：冏（平衡）=5：4

C.升高温度，反应速率:v（正）减小,v（逆）增大

D.该反应的活化能:E（正）＞E（逆）

6.利用CO2和H2合成乙烯:2CO2（g）+6H2（g）一CH2=CH2（g）+4H2O（g）AH,在恒容密闭容

器中,起始压强相同，反应温度、投料比［喘=幻对CO2平衡转化率的影响如图所示。

*

3

群

姻

S中

6

O。

O

20300400

温度/七

下列推断正确的是（）

A.a＜3B.AH＞0

C.VM（正）＞VN（逆）D.K（M）＞K（N）

7.合成气是一种重要的化工原料气，主要组分为CO和H2。用甲烷、二氧化碳自热重整可

制备合成气，反应原理如下：

反应I:CH4（g）+2O2（g）-CO2（g）+2H2O（g）

AHi=-820.6kJ-mol1

1

反应n:CH4（g）+CO2（g）-2co（g）+2H2（g）AH2=+247.1kJ-mol

1

反应ni:CH4（g）+H2O（g）——CO（g）+3H2（g）AH3=+205.9kJ-mol-

反应W:CO2（g）+H2（g）-CO（g）+H2O（g）AH4

不同温度下晌容积为VL的含少量02的恒压容器按照”（CO2）：H（CH4）=1：1投料，实验

测得不同压强下平衡时喘随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是（）

1.05-

1.00-

hP0-95-

三10.90:

**R-

0.85-

0.80：

600700800900100011001200

温度/七

A.A/74=-41.2kJ-mol1

B.某温度下，反应II的平衡常数随压强增大而减小

C.由图可知,01>pi>p3

D.压强为P2时,7>Tm后，升高温度对反应IV的促进作用更大

8.在一恒容的密闭容器中装有0.1mol-L-1CO2、0.1mol-L-1CH4,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,

下列有关说法不正确的是（）

100.00-

11

50.001~1-

狞叭◎、铲、寸N

T1℃

A.正反应的AH<0

B.压强:24>夕3>22>21

C.1100℃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）

9.（12分）（2024.四川雅安模拟）甲醇是一种重要的化工原料，又是一种可再生能源，具有广阔

的开发利用前景。工业上通过CO2制甲醇的主要反应如下：

iCO2（g）+3H2（g）—CH30H（g）+H20（g）AHi=-49.4kJ-mol-1

1

ii.CO2（g）+H2（g）iCO（g）+H2O（g）AH2=+41.2kJ-mol

⑴研究发现，在单原子Cu/ZrCh催化时，反应i的历程如下：

第一步CO2+H2—>HCOO*+H*（慢）

第二步HCOO*+2H2—PH3O*+H2O（快）

第三步CH3O*+H*―>CH3OH（快）

下列说法正确的是（填字母下同）。

A.任何温度下，反应i均可自发进行

B.升局温度时,三步反应速率均加快

C.用不同催化剂催化反应可以改变反应历程，提高平衡转化率

D.反应历程中，第一步反应的活化能最高，是反应的决速步

⑵绝热条件下，将H2、CO2以体积比2：1充入恒容密闭容器中，若只发生反应ii,下列不可

以作为反应ii达到平衡的判据是。

A.c(C02)与c(CO)比值不变

B.容器内气体密度不变

C.容器内气体压强不变

Dc(C0)c(H2。)不变

,C(H2)-C(CO2)

⑶将H2、CO2以体积比3：1充入恒容密闭容器中，在催化剂存在下发生反应i和反应ii。

CO2的平衡转化率及CH30H的选择性(生成目标产物所消耗的反应物的物质的量与参与

反应的反应物的物质的量之比)随温度变化曲线如图所示：

280300/320340360

312

T/X.

CO2加氢制甲醇,(填“高”或“低”，下同)温有利于提高反应速率,________温

压有利于提高平衡时CH30H的产率。结合上图说明实际选用约312℃作为反应温度的原

因:。

⑷温度为时,在一个刚性容器中模拟工业上合成CH3OH,往容器中通入1mol82、3

molH2进行反应i和反应ii,反应过程中容器内的压强随着时间的变化如下表所示。

时间/min01020304050

压强/MPa12010595908888

计算反应开始至40min时,CH30H的平均反应速率是MPa-min",平衡时

”(CH30H)是“(CO)的4倍，则H2的平衡分压是MPa(分压=总压x气体物质的量

分数);CO2的平衡转化率是(最后结果保留两位小数)。

层次2综合性

10.（2024.河北卷）在水溶液中,CN-可与多种金属离子形成配离子。X、Y、Z三种金属离子

分别与CN-形成配离子达平衡时,1g当|篙^与-lgc（CN-）的关系如图。

C（配置I十）

10

5

0

(5

一(-

40

，1

惬-

15

噢

圈-

20

邻-

0)

)-25

％

"-30

一

-35

-

40

-lgc(CN-)

下列说法正确的是（）

A.99%的X、Y转化为配离子时，两溶液中CN-的平衡浓度:X>Y

B.向。点X、Z的混合液中加少量可溶性Y盐，达平衡时“甯布

C^AHUlAIJJ1白匚岗丁）

C.由Y和Z分别制备等物质的量的配离子时，消耗CN-的物质的量:Y<Z

D.若相关离子的浓度关系如P点所示,Y配离子的解离速率小于生成速率

11.（2023•重庆卷）逆水煤气变换体系中存在以下两个反应：

反应I:CO2（g）+H2（g）一CO（g）+H2O（g）

反应II:CO2（g）+4H2（g）^CH4（g）+2H2O（g）

在恒容条件下，按V（CO2）：V（H2）=1：1投料比进行反应，平衡时含碳物质体积分数随温度

的变化如图所示。下列说法正确的是（）

80

70

60

50

40

30

20

10

0

300400500600700800900

温度/工

A.反应I的AH<0,反应II的AH>0

BJW点反应I的平衡常数K<1

C.N点H2O的压强是CH4的3倍

D.若按V（CO2）：V（H2）=1：2投料，则曲线之间交点位置不变

层次3创新性

12.(6分)(2024.新课标卷节选)Ni(C0)4(四班合银，沸点43℃)可用于制备高纯银，也是有机

化合物锻基化反应的催化剂。回答下列问题：

(1)在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0MPa下,Ni(s)和CO(g)反应达平衡时,Ni(CO)4的体

积分数x与温度的关系如图所示。反应Ni(s)+4CO(g)一Ni(CO)4(g)的(填“大

于”或“小于”)0。从热力学角度考虑,有利于Ni(CO)4的生成(写

出两点)。100。。时CO的平衡转化率«=，该温度下平衡常数KP=

(MPa尸。

161816

⑵对于同位素交换反应Ni(Ci6(3)4+Ci80—>Ni(C0)3C0+C0,20℃时反应物浓度随时

1616kt

间的变化关系为cr[Ni(CO)4]=c0[Ni(C0)4]e-(A;为反应速率常数)，则Ni(C如)4反应一

半所需时间及=(用k表示)o

2

13.(10分)(2025・八省联考内蒙古卷)在传统克劳斯工艺制备S2的基础上，科研工作者提出

分解H2s制备S2同时获取H2的新方法，反应如下：

反应1:2H2s(g)+02(g)-2H2O(g)+S2(g)AH1

广…催化剂、

反应2:2H2s值)-=i2H2(g)+S2(g)AH2

⑴传统克劳斯工艺反应如下，则AHi=o

1

2H2S(g)+3O2(g)—2SO2(g)+2H2O(g)AH3=-1036kJ-mol

1

4H2s(g)+2SO2(g)——3s2(g)+4H2O(g)AH4=+94kJ-mol-

⑵按照新方法，向1L恒容容器中通入0.01mol混合气体

[〃(Ar)：”(H2S)"(02)=88：10：2]0H2s的转化率(a)与温度关系曲线如图1所示,三条曲

线分别代表平衡转化率及相同反应时间内有、无催化剂的转化率。

①代表平衡转化率的曲线是(填“I”“n”或“ni”)。

②(填『”或“>”)o；新方法加入部分。2,而未采用H2s直接分解法的原因

是o

4

③P点n(H2)=lxlO-mol,此时n(S2)=mol,反应2的平衡常数K=。

(3)1000℃时，恒容容器中发生反应2,H2s和H2的体积分数(夕)随时间变化曲线如图2所示。

下列说法正确的是o

图2

A.反应2在M点达到化学平衡状态

B.40ms时，通入Ar,a(H2S)不变

C.H2s的反应速率:v(M)>v(N)

D.50ms时，降低温度,H2的产率增加

(4)NiO可催化分解H2SO形成立方NiO时,Ni2+的3d轨道分裂为两组。请参照基态原子

核外电子排布规律将Ni2+的价电子填充至图3中，完成轨道表示式。

斗□□

□□□

图3

第41讲化学反应速率和平衡图像

1.C解析:分析时要注意改变条件瞬间丫（正）、V（逆）的变化。增大02的浓度M正）瞬间增

大M逆）瞬间不变,A不符合题意;增大压强,v（正）、v（逆）都瞬间增大,v（正）增大的倍数大于

v（逆）,B不符合题意;升高温度,v（正）、v（逆）都瞬间增大，速率曲线是不连续的,C符合题意;

加入催化剂M正）、v（逆）同时同倍数增大,D不符合题意。

2.D解析:A项,在反应I图像中任取一曲线，图中随着温度的升高反应物的平衡转化率减

小，升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应,错误;B项,在反应I图像的横坐

标上任取一点，作横坐标的垂直线与两曲线相交，若pi>p2,增大压强反应物的平衡转化率增

大，增大压强平衡向正反应方向移动，则a+l>c,AS<0,错误;C项，反应H图像中。先出现拐

点,T1反应速率快,TI>T2,TI平衡时”（C）小于T2平衡时“（C）,升高温度平衡向逆反应方向移

动，正反应为放热反应，错误;D项，反应HI图像中增大压强平衡不移动，则a+l=c,若TI>T2,

升高温度A的转化率减小，升高温度平衡向逆反应方向移动，则△“<（）,该反应能自发进行,

正确。

3.B解析:在图3的曲线上，当温度一定时,B的转化率也一定,曲线上任意一点都表示达到

平衡状态，则2、4处于平衡状态,v（正）=v（逆），点1在曲线上方，未达到平衡状态，要想达到同

温度下的平衡状态,B的转化率要减小,平衡逆向移动，故v（正）<v（逆），速率v（正）>v（逆）的是

点3,C错误。

4.D解析:由图①可知,2min内消耗0.2molB的同时生成0.2molC,两者反应速率相等,

则有x=2,A正确;升高温度,正反应速率大于逆反应速率，则平衡向正反应方向移动，反应物

的转化率增大,B正确;C项中反应是反应前后气体体积不变的反应，压强对该反应的平衡

状态没影响，增大压强，平衡不移动，反应速率增大,达到平衡需要的时间缩短,C正确;升高

温度，正、逆反应速率都增大，降低温度，正、逆反应速率均减小，不会出现图示的结果,D错

误。

5.B解析:反应过程中气体总质量不变，容器容积不变，则气体的密度保持不变，不能判断

反应是否达到平衡,A错误;根据图像列出“三段式”：

2H2(g)+2N0(g)一N2(g)

+2H20(g)总压强

起始/Pa2.5po2.5po005Po

变化/Pa2po2poPO2po

平衡/Pa0.5po0.5popo2Po4po

则体系中气体总物质的量:〃（初始）：〃（平衡）=p（初始）：2（平衡）=5po:4Po=5:4,B正确;升

高温度，正、逆反应速率都增大,C错误;正反应为放热反应，则正反应活化能小于逆反应活

化能,D错误。

6.D解析:投料比越大时,CO2的平衡转化率越大，故a>3,A错误油图示可知，投料比相同

时，升高温度,CO2的平衡转化率降低，平衡逆向移动,故正反应为放热反应错误;温

度升高，化学反应速率加快，因T(M)<T(N),故VM(正)<VN(逆),C错误;正反应是放热反应，温度

升高,平衡逆向移动，平衡常数减小,M、N两点的化学平衡常数:K(M)>K(N),D正确。

7.D解析:反应IV可由反应n-反应ni得到，则AH4=AH2-AH3=+41.2kJ-mol-^A错误;温度

一定的情况下，化学平衡常数保持不变,B错误;反应n、in的正反应均为气体体积增大的

反应，减小压强平衡正向移动,〃(H2)增加的程度大于〃(co),则压强越小，喘越大，故

P1<P2<P3,C错误;根据分析可知，压强为0时,后，升高温度喘减小，说明升高温度对

反应IV的促进作用更大,D正确。

8.A解析:pi、P2、P3、P4是四条等压线，由图像可知，压强一定时，温度越高,CH4的平衡转

化率越高,故正反应为吸热反应,AH>0,A项错误;正反应为气体分子数增加的反应,压强越

大，甲烷的平衡转化率越小,故压强”>P3>p2>pi,B项正确;压强为24、温度为1100℃时,

甲烷的平衡转化率为80.00%,故平衡时各物质的浓度分别为C(CH4)=0.02

11

mol-L-,c(C02)=0.02molL",c(CO)=0.16molL-i,c(H2)=0.16mol-L-,则平衡常数

项正确;压强为p，时,y点未达到平衡，此时v(正)>v(逆),D项正确。

(J.UZXU.UZ

9.答案(1)BD(2)B

⑶高低高温度低，反应速率太慢，且CO2转化率低;温度太高，甲醇的选择性低

(4)0.43866.67%

解析:(1)反应i,AS<0,AH<0,低温条件下可自发进行,A错误;升高温度时，所有反应的反应

速率均加快,B正确;催化剂能加快反应速率，但不影响平衡移动，不能提高平衡转化率,C错

误;第一步反应为慢反应，而活化能越高，反应速率越慢,则第一步反应的活化能最高，慢反

应为总反应的决速步,D正确。

(2)A项，反应过程中c(CO2)减小,c(CO)浓度增大，则c(CO2)与c(CO)比值不变,能判断反应达

到平衡状态;B项,容器容积不变，混合气体的总质量不变，则气体的密度始终不变，故容器内

气体密度不变，不能判断反应达到平衡状态;C项,反应前后气体物质的量不变，但是容器绝

热，温度降低，压强减小，故容器内气体压强不变,能判断反应达到平衡状态;D项，容器绝热,

温度降低,平衡逆向移动，平衡常数减小,故等吗之不变,能判断反应达到平衡状态;故选

Bo

(3)CO2加氢制甲醇，升温反应速率加快，故高温有利于提高反应速率，反应i为放热反应，降

温平衡正向移动，故低温有利于提高平衡时CH30H的产率。实际选用300~320℃反应温

度的原因:温度低,反应速率太慢，且C02的转化率低,温度高，甲醇选择性低。

⑷反应i为气体分子数减小的反应，导致总压强减小;反应ii为气体分子数不变的反应，不

会导致压强的变化;故反应开始到40min时，减小的压强120MPa-88MPa=32MPa为反应

i进行导致;根据方程式：

CO2(g)+3H2(g)-CH30H(g)

+H2O(g)变化

物质的量/mol1311l+3-l-l=2

压强16MPa32MPa

1

则CH30H的平均反应速率是竺理=0.4MPa-mino

40mm

向容器中通入1molCO2、3molH2进行反应i和反应ii,初始压强为120Mpa,则初始CCh、

H2的分压分别为30MPa、90MPa;由题意可知，反应开始至40min时,反应达到平衡，由“三

段式”可知:

C02(g)+3H2(g)lCH30H(g)+

H2O(g)

开始/MPa309000

变化/MPaX3xXX

C02(g)+H2(g)Bco(g)

+

H2O(g)

开始/MPa00

变化/MPayyyy

平衡时C02、H2、CH30H、a0、CO的分压分别为(30-x-y)MPa、(90-3x-y)MPa、xMPa、

(x+y)MPa、yMPa,平衡时总压强为88MPa,则(30-x-y)+(90-3x-y)+x+(x+y)+y=88,得

120-2x=88;平衡时”(CH3OH)是“(CO)的4倍，根据气体压强之比等于物质的量之比，则

x=4y,联立解得:产4,x=16;故H2的平衡分压是90MPa-3xl6MPa-4MPa=38MPa;CO2的平

衡转化率=竺+4)100%166.7%。

30MPa

10B解析劣％的X、Y转化为配离子时，溶液中云孰而墨壬二栽，则

坨〜字1-2,根据图像可知，纵坐标约为-2时,溶液中-lgcx(CN-)>-lgCY(CN-),则

溶液中CN的平衡浓度:X<Y,A错误;Q点时1g看比状，即冷=出,

加入少量可溶性Y盐后,会消耗CN-形成Y配离子，使得溶液中c(CN-)减小(沿横坐标轴向

右移动)，坨不然工与坨石篝M曲线在。点相交后，随着-lgc(CN-)继续增大,X对应曲线位

于Z对应曲线上方，即则需为>f，B正确;设金属离子形

成配离子的离子方程式为：金属离子+mCN--配离子，则平衡常数

VC(配离子)1V1C(配离子)1公2-\1C(金属离子)1日n

K=c(金属离子)d(CN-)MX比病诉-mlgc(CN)=-lg方时-Mgc(CN),即

lg空套2=-Mgc(CN)lgK,故X、Y、Z三种金属离子形成配离子时结合的CN-越多，对应

1g"黑)~-lgc(CN)曲线斜率越大，由题图知，曲线斜率:Y>Z,则由Y、Z制备等物质的量

的配离子时，消耗CN-的物质的量:Z<Y,C错误;由P点状态移动到形成Y配离子的反应的

平衡状态时,-lgc(CN-)不变,坨大黑三增大，即。(丫)增大,。(丫配离子)减小，则P点状态Y配

离子的解离速率〉生成速率,D错误。

11.C解析:随着温度升高，平衡时甲烷含量减小、一氧化碳含量增大，则说明随着温度升高,

反应n平衡逆向移动、反应I平衡正向移动，则反应n的△“<(),反应I的AH>O,A错误;"

点平衡体系中没有甲烷产物，且二氧化碳、一氧化碳体积分数相等，投料

V(C02)：V(H2)=1：1,则此时反应I平衡时二氧化碳、氢气、一氧化碳、水的物质的量相

等，反应I的平衡常数阵喀喀=1,B错误;N点一氧化碳、甲烷的物质的量相等，结合

反应的化学方程式可知，生成H20的总的物质的量为甲烷的3倍，结合阿伏加德罗定律可

知,H20的压强是CH4的3倍,C正确;反应I正向为气体分子数不变的反应、反应H正向

为气体分子数减小的反应，若按V(C02)：V(H2)=1：2投料，相当于增加氢气的投料,会使得

甲烷含量增大，导致甲烷、一氧化碳曲线之间交点位置发生改变,D错误。

12.答案(1)小于降低温度、增大压强97.3%9000

⑵岩

解析：(1)随着温度升高，平衡时Ni(CO)4的体积分数减小,说明温度升高平衡逆向移动，因此

正反应的AH小于0;该反应的正反应是气体总分子数减小的放热反应，因此降低温度和增

大压强均有利于Ni(CO)4的生成油上述分析知，温度相同时，增大压强平衡正向移动，对应

的平衡体系中Ni(CO)4的体积分数增大，则压强必*312>pi,即户对应的压强是1.0MPa。

由题图可知,3、100℃条件下达到平衡时,CO和Ni(CO)4的物质的量分数分别为0.1、0.9,

设初始投入的CO为4moi，反应生成的Ni(CO)4为xmol,可得“三段式”：

Ni(s)+4CO(g)-Ni(CO)4(g)

起始/mol40

转化/mol4xx

平衡/mol4-4xx

反应后气体总物质的量为(4-3%)mol,根据阿伏加德罗定律，其他条件相同时,气体的体积分

数即为其物质的量分数，因此有卷=09解得》=答,因此达到平衡时CO转化的物质的量为

4-3X37

"4X至mol

4x-mol,CO的平衡转化率为4^-X100%H97.3%;气体的分压二总压强x该气体的物质的

374mol

量分数，则该温度下的压强平衡常数七=喘堂=滥葬=悬拨箴=9000(MPa尸。

16

⑵由题给关系式可得e电喘磊，当Ni(CO)4反应一半时喘普=*除生=

工，-配i=ln；左it=ln2,则h