常考的化学平衡图像剖析-2023年高考化学复习讲义（原卷版）

专题3.5常考的化学平衡图像剖析

【考纲要求】

1、考察学生的观察图像、分析图像的能力；

2、通过分析化学平衡图像加强化学原理的应用。

考点一速率一时间图像

【核心知识梳理】

1.“渐变”类L/图像

图像分析结论

加fl时M正突然增大，/逆逐渐增大；V，iE力时其他条件不变，增

>人,平衡向正反应方向移动大反应物的浓度

Ot,I

人时/正突然减小，/逆逐渐减小；/逆九时其他条件不变，减

>V\E，平衡向逆反应方向移动小反应物的浓度

O1,1•

八时%突然增大,Hr逐渐增大；K逆力时其他条件不变，增

>/正，平衡向逆反应方向移动大生成物的浓度

oG

V,

n时M逆突然减小，内：逐渐减小：/上力时其他条件不变，减

送一>/逆，平衡向正反应方向移动小生成物的浓度

oL

2.“断点”类y-r图像

VV

\

图像

CI~~-7C1)Il(CI

升高降低升高降低

温度

力时刻所适合正反应为放热的反应适合正反应为吸热的反应

改变的条增大减小增大减小

件压强

适合正反应为气体物质的量增大适合正反应为气体物质的量减小的

的反应反应

【精准训练1】

1、下图是关于反应A2（g）+3B2（g）「2c（g）（正反应为放热反应）的平衡移动图像，影响平衡

移动的原因可能是（）

A.升高温度，同时加压

B.降低温度，同时减压

C.增大反应物浓度，同时减小生成物浓度

D,增大反应物浓度，同时使用催化剂

2、一定温度下，把6molA和5molB通入容积为4L的恒容密闭容器中发生反应3A(g)+

B(g)2C(g)+2D(g),反应经过5min达到平衡，此时生成2molC,正反应速率(v正)和

逆反应速率(v逆)随时间⑴的变化如图所示。下列说法正确的是

A.t2=5min,平衡时3V正(A)=2v逆(D)B.0〜匕，A的平均反应速率为0.15mo卜L”minr

C.tz-bD.B质的浓度一定相等D.B的平衡转化率为25%

理(4反应速率

以K修反应速率

°时间

A.升高温度，同时加压

B.降低温度，同时减压

C.增大反应物浓度，同时使用催化剂

D.增大反应物浓度，同时减小生成物浓度

4、卜列表格中的各种情况，可以用对应选项中的图像表不的是()

选项反应甲乙

A外形、大小相近的金属和水反应NaK

4mL0.01mol-L1KM11O4溶液分别和不0.1mol-L-1的0.2mol-L-1的

B

同浓度的2mLH2c2O«草酸)溶液反应H2c2。4溶液H2c2。4溶液

5mL0.1mol-L-1Na2s2O3溶液和5mL

C热水冷水

0.1mol-L_1H2sO4溶液反应

D5mL4%的过氧化氢溶液分解放出02无MnCh粉末加Mn02粉末

5s(NH4)2SO3氧化是氨法脱硫的重要过程。某小组在其他条件不变时，分别研究了一•段时

间内温度和(NHSSO3初始浓度对空气氧化(NH6SO3速率的影响，结果如图。下列说法不

正确的是()

A.60℃之前，氧化速率增大与温度升高化学反应速率加快有关

B.60C之后，氧化速率降低可能与02的溶解度下降及(NH5S03受热易分解有关

C.(NHSSCh初始浓度增大到一定程度，氧化速率变化不大，与SOr水解程度增大有关

D.(NHO2SO3初始浓度增大到•定程度，氧化速率变化不大，可能与。2的溶解速率有关

6、焦炭催化还原二氧化硫的化学方程式为2c(s)+2SCh(g)=S2(g)+2CO2(g)°一定压强下,

向1L密闭容器中充入足景的焦炭和ImolSO?发生反应，测得SCh的生成速率与SMg)的生成

速率随温度变化的关系如图所示，下列说法正确的是

oT\T1Ty7177℃

A.该反应的AH〉。B.C点时达到平衡状态

C.增加C的量能够增大SO2的转化率D.T3时增大压强，能增大活化分子百分数

考点二百分含量、转化率、时间、温度、压强等多维图像分析

【核心知识梳理】

1.常见图像形式

2.解题步骤

3.解题技巧

(1)先拐先平

在含量(转化率)一时间曲线中，先出现拐点的先达到平衡，说明该曲线反应速率大，表示温

度较高、有催化剂、压强较大等。

(2)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，有时还需要作辅助线。

(3)三步分析法

C.在C点时，CO转化率为25%

D.在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH,达平衡时CH30H的体积分数不

同

4、在一定条件下探究二甲雁的制备反应为2co(g)+4H?(g)“CH3OCH3(g)+H2O(g)A”,

测定结果如图所示。下列判断错误的是()

A.该反应的\H<0

B.该反应伴随有副反应的发生

C.工业选择的较适宜温度为280〜290℃

D.加入催化剂可以提高CH3OCH3的产率

5、向密闭容器中充入物质的量浓度均为O.lmo卜的CK和C02,在一定条件下发生反应:

w

CH4(g)+CO2(g)、2C0(g)+2H2(g),测得CE的平衡转化率与温度及压强的关系如图所

示。下列说法不正确的是［)

A.随着温度升高，该反应的平衡常数减小

B.1100℃、〃4条件下,该反应在10min时达到平衡点X,则i，(C02)=0.008mol-Llmin-

1

C.〃1、"2、〃3、"4大小的顺序为PI<P2<P3<P4

D.平衡时CO与H2的物质的量之比为I:1

6、丙烯情(CH2=CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产.主要

副产物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙揩(CH3CN)等.回答下列问题：

(1)以丙烯、叙、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯睛(Q%N)和副产物丙烯醛(GHQ)

的热化学方程式如下：

,

®C3H(g)+NH3(g)+^O2(g)=QH3N(g)+3H2O(g)△H=-5l5kJ*mor

1

@C3H6(g)+O2(g)=C3H4O(g)+H2O(g)AH=-353kJ*mor

两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是；有利于提高丙烯睛平衡产率的反应条件

是।提高丙烯脂反应选择性的关键因素是v

(2)图(a)为丙烯月青产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460C.低于460℃

时，丙烯晴的产率一(填“是”或“不是“)对应温度下的平衡转化率，判断理由是;

高于460c时，丙烯月青产率降低的可能原因是(双选，填标号)。

A.催化剂活性降低B.平衡常数变大C.副反应增多D.反应活化能增大

(3)丙烯睛和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示.由图可知，最佳

n(氨)/n(丙烯)约为,理由是,进料(氨、空气、丙烯的理论体积比约为“

网氨)双丙端)

图(a)图(b)

【真题感悟】

A.容器内压强不变，表明反应达到平衡

B.八时改变的条件：向容器中加入C

C.平衡时A的体积分数仍以I【)W(I)

D.平衡常数K：K(II)<K(I)

2、(2021•全国乙卷)一氯化碘(ICI)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，

也可用作有机合成中的碘化剂。McMorris测定和计算了在136〜180°C范围内下列反应的平

衡常数及：

得到lg勺|〜/口1g%?〜/匀为线性关系，如下图所示：

(1)由图可知，NOC1分解为NO和Cb反应的'H0(填“大于”或“小于”)。

⑵反应21cl(g)=C12(g)+L(g)的K=(用0、勺2表示)；该反应的

0(填“大于”或小于”)，写出推理过程：。

3.[2021.全国甲卷，28(2)]二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气休二氧化碳.其总

反应可表示为CCh(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)\H=-49kJ-moP'o回答下列闰题：

合成总反应在起始物少瞿=3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数

5

为X(CH3OH),在1=250℃下的MCH3OH)〜〃、在p=5x10Pa下的MCH3OH)〜f如图所示。

①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp=；

②图中对应等压过程的曲线是，判断的理由是；

③当MCH^OH)=0.10时，C6的平衡转化率a=,反应条件可能为

或o

4、(2021山东高考)2-甲氧基-2•■甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用卜.，可

通过甲醇与烯燃的液相反应制得，体系中同时存在如下反应：

IiOAIL

ATAME

salt/V4CH,OII*-i-O

BTAME

反总明>上~AH.

回答下列问题：

(1)反应I、H、HI以物质的量分数表示的平衡常数K与温度7变化关系如图所示。据

图判断，A和B中相对稳定的是__________(用系统命名法命名)；给的数值范围是

ZX/72

(填标号)。

A.<—1B.—1〜0

C.0〜1D.>1

(2)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入i.omolTAME,控制温度为

353K,测得TAME的平衡转化率为a。

已知反应HI的平衡常数&3=9.0,则平衡体系中BH勺物质的量为mol,反应I

的平衡常数治尸。

同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢吠喃稀释，反应I的化学平衡将

(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。平衡时，A与CH30H物质的量浓度之比

c(A)：C(CH3OH)=o

(3)为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢映喃的另一容器中加入一定量A、B和

CH3OHO控制温度为353K,A、B物质的量浓度。随反应时间/的变化如图所示。代表B

的变化曲线为(填“X”或"Y")；/=100s时，反应III的正反应速率心：逆反应

速率I，逆(填或"=>

5、(2020•全国卷山，28)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO?的热点研究领域。回答

下列问题：

(1)82催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比〃(C2H。：n(H2O)=“

当反应达到平衡时，若增大压强，则〃©H4)(填“变大”“变小”或“不变”)。

(2)理论计算表明，原料初始组成〃(CO2)：〃(H2)=1：3,在体系压强为0.1MPa,反应达到

平衡时，四种组分的物质的晶分数x随温度/的变化如图所示。

图中，表示C2H八CO2变化的曲线分别是、。CO2催化加氢合成C2H4反应

的AH0(填“大于”或“小于”)。

⑶根据图中点A(440K.0.39),计算该温度时反应的平衡常数(MPa)r(列出计

算式。以分压表示，分压=总压x物质的量分数)。

(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C3H6、C3H8、CH8等低碳烧。一

定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当___________________o

6、［2020.天津，16(3)(4)］用H?还原CO?可以在一定条件下合成CH30H(不考虑副反应)

(3)某温度下，恒容密闭容器中，CO2和H?的起始浓度分别为amoLL】和34moiL,,反应

平衡时,CH30H的产率为b,该温度下反应平衡常数的值为,

(4)恒压下，CO?和H2的起始物质的量之比为1：3时，该反应在无分子筛膜时甲醉的平衡产

率和有分子筛膜时甲醇的声率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择性分离出H2OO

①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为。

②P点甲醉产率高于T点的原因为。

③根据上图，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为

【课时达标训练】

1、在密闭容器中，加入2molA和ImolB发生如下反应：2A(g)+B(?)=2C(g)+D(g),C的

体积分数(C%)随时间的变化趋势符合右下图关系：下列说法正确的是()

C%♦C%

—I—T.|________P,

ZT*r.-卜

乂.....*1f.«-

O♦1OT

A.E点的v(逆)大于F点的v(正)

B.若在F点时给容器加压，达新平衡时C的浓度将增大

C.若给容器加热，该反应的平衡常数K将增大

D.恒温恒容下达平衡后，向容器中再加入2molA和ImolB,A的转化率不发生改变

1

3、(双选)一定条件下，CCh(g)+3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g)AW=-53.7kj-moi-；向

2L恒容恒温密闭容器中充入ImolCO2和2.8mol比发生反应，图中过程I、II是在两种

不同催化剂作用下建立平衡的过程中CO?的转化率［a(CO》］随时间⑺的变化曲线。下列说法

不正确的是()

A.，〃点：ViE>Vi£

B.活化能：过程IIv过程I

C.n点时该反应的平衡常数K=50

D.过程I,12时刻改变的反应条件可能是升高温度

a(X)

0

A.图中A、B两点对应的平衡常数相等

B.上述反应在达到平衡后，缩小体枳，Y的转化率提高

C.升高温度，正、逆反应速率增大，平衡向正反应方向移动

D.将2.0molX、6.0molY置于密闭容器中发生反应，放出的热量为2akJ

A.A//i<0,AW2>0

B.增大压强有利于加快合成CH30H反应的速率

C.生产过程中，温度越高越有利于提高CH30H的产率

D.合成CH30H反应的平衡常数表达式是K=过喇陪券

c(CO2)e(H2)

A.上述反应的△〃<()

B.N点时的反应速率一定比M点的快

C.降低温度，比的转化率可达到100%

D.工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强

7、以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2。4为催化剂，可以将C02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如图所示。下列说法错误的是()

A.250c时，催化剂的活性最大

B.250〜300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是催化剂的催化效率降低

C.300〜400C时，乙酸的生成速率升高的原因是催化剂效率增大

D.300〜400c时，乙酸的生成速率升高的原因是温度升高

8、在某一恒温体积可变的密闭容器中发生反应：A(g)+B(g)02c(g)A//<0oh时刻达到

平衡后，在12时刻改变某一条件，其反应过程如下图所示。下列说法正确的是()

速率/mol-L1•

时间

A.O~t2时，VJ1：＞V

B.I、II两过程达到平衡时，A的体积分数I〉I【

C.12时刻改变的条件是向空闭容器中加C

D.I、n两过程达到平衡时，平衡常数I<H

9、(双选)一定条件下合成乙烯：6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)o已知温度

对CO?的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图。下列说法正确的是()

A.M点的正反应速率I，正可能小于N点的逆反应速率Vi»

B.若投料比〃(H2):“(82)=4：I,则图中M点乙烯的体积分数为5.88%

C.250℃,催化剂对CO?平衡转化率的影响最大

D.当温度高于250°C,升高温度，平衡逆向移动导致催化剂的催化效率降低

1()、以二氧化钛表面覆盖Cu2Al为催化剂，可以将CO2和CH」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如图所示，下列说法无购的是

A.由图可知：乙酸的生成速率随温度升高而升高

B.250300C时，温度升高而乙酸的生成速率降低的主要原因是因为催化剂的催化效率降低

C.由300400C可得，其他条件相同时，催化剂的催化效率越低，乙酸的生成速率越大。

D.根据图像推测，工业上若用上述反应制备乙酸最适宜的温度应为400C。

11、一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶谎的原料MgO：

MgSO4(s)+CO(g)MgO(s)+CO2(g)+SO2(g)AH>0,该反应在恒容的密闭容器中达到平

衡后，若仅改变图中横坐标x的值，重新达到平衡后，纵坐标y随x变化趋势合理的是

Xy

项

温度容器内混合气体的密度

压强CCh与co的物质的量之比

SO2的浓度平衡常数K

MgSCh的质最(忽略体积)co的转化率

12、外界其他条件相同，不同pH条件下，用浓度传感器测得反应2A+B=3D中产物D

的浓度随时间变化的关系如图。则下列有关说法正确的是()

A.pH=8.8时，升高温度，反应速率不变

B.保持外界条件不变，反应一段时间后，pH越小，D的浓度越大

C.为了实验取样，可采用调节pH的方法迅速停止反应

D.减小外界压强，反应速率一定减小

下列说法错误的是

A.从反应开始到刚达到平衡时间段内，v(Q)=0.02mol-L'-s'

B.a、b两时刻生成Q的速率：v(a)<v(b)

C.用Q浓度变化值表示的ab、be两个时段内的反应速率：v(ab)>v(bc)=O

D.其他条件相同，起始时将0.2mol-L-'氮气与Q混合，则反应达到平衡所需时间少于60s

14、将ImolCO和2m0旧2充入密闭容器中，发生反应：CO(g)+2H2(g)/^CH30H(g)AHO

在其他条件相同时，测得CO平衡转化率［a(CO)］与温度和压强的关系如下图。

下列说法不正确的是

A.AH<0

B.C、D两点的反应速率：v(C)>v(D)

C.若E点的容器体积为10L,该温度下的平衡常数为k=25

D.工业生产中实际控制的条件200℃、P2压强，不采用P3的理由是，增大压强转化率变化

不大，而且工业成本调高，得不偿失

15、下图是在一定时间内，使用不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可

知工业使用的最佳催化剂为、相应温度为：使用Mn作催化剂时，脱氮率

b〜a段呈现如图变化的可能原因是。

16、汽车使用乙醉汽油并不能减少NO,的排放，某研究小组在实验室以耐高温试剂Ag-ZSW

-5催化，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如下图所示。

(1)在与W=1条件下，最佳温度应控制在______左右。

⑵若不使用CO,温度超过775K,发现NO的分解率降低，其可能的原因为。

(3)用平衡移动原理解释为什么加入CO后NO转化为N2的转化率增大：。

17、汽车尾气是雾霾形成H勺原因之一。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)催化剂4N2(g)+6H2O(g)AHvO

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400C时，脱硝效率最大,其可能的原因是。

18、(1)红磷P(s)和Cb(g)发生反应生成PCh(g)和PCk(g),反应过程如下。

2P(s)+3Cl2(g)=2PC13(g)AH=612kJ/mol

2P(s)+5C12(g)=2PCl5(g)AH=798kJ/mol

气态PC15生成气态PC13和Ch的热化学方程式为

(2)不同温度下反应CO(g)+H2O(g)=CCh(g)+H2(g)AH的平衡常数如下表所示。

温度/℃400500800

平衡常数K9.9491

则AH0(填“<”">”)；在500℃时，把等物质的量浓度的CO和H2O(g)充入反应容器，

达到平衡时c(CO)=0,005mol/L.c(H2)=0.015mol/L,则CO的平衡转化率为。

(3)在一定体积的绝热密闭容器中，对于反应2so2(g)+O2(g)-2so3(g)AH<0,判断该

反应达到平衡状态的标志是。

A.SCh和SOa浓度相等B.容器中混合气体的密度保持不变

C.容滞中气体的压强保持不变D.SO3的生成速率与SO2的生成速率相等

当温度为时，平衡体系SO3的体积分数随压强变化曲线如上图所示。则T|_____12(填

或，，<")：如果想加快正反应的速率，除了改变温度，还可以用方法。

19、I.某压强下工业合成氨生产过程中.N?与%按体积比为1：3投料时,反应混合物中

氨的体积分数随温度的变化曲线如图甲所示，其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一

条是平衡时的曲线。

(I)图甲中表示该反应的平衡曲线的是________(填"I”或"n")；由图甲中曲线变化趋势可推

知工业合成氨的反应是(填“吸热”或“放热”)反应。

(2)图甲中a点，容器内气体“(N2):〃(NH3)=，图甲中b点，I，.1：(填

或“V”加逆。

U.以工业合成氨为原料，进一步合成尿素的反应原理为2NH3®+CO2(g)CO(NH2)2(D

+H2O(g)o

工业生产时，需要原料气带有水蒸气，图乙中曲线I、II、H【表示在不同水碳比［畸答］时,

C02的平衡转化率与氨碳比端湍］之间的关系。

(I)写出该反应的化学平衡常数表达式：。

(2)曲线I、H、III对应的水碳比最大的是,判断依据是o

(3)测得B点氨气的平衡转化率为40%,则K=o

20、以NOX为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。

I.N2O是一种强温室气体，且易形成颗粒性污染物，研