化学反应速率与平衡图像分析（重难点讲义）

专题02化学反应速率与平衡图像分析

重难目标广

攻

1、掌握图像分析基本方法。

2、识别常见图像并能结合反应原理进行分析

重难知识广

汇

一、物质的量（或浓度）一时间图像

分清反应物和生成物，浓度减小的为反应物，浓度增大的为生成物，分清消耗浓度和增加浓度，反应物的

消耗浓度和生成物的增加浓度之匕，等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。

【方法技巧】解答速率图像题的基本思路

（1）看面：搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理相联系。

（2）看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平所表示的含义。

（3）看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如起点、终点、交点、折点、最高点、最低点。例

如在浓度一时间图上，一定要看清反应至终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行

推理判断。

（4）看变化趋势：在速率一时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小

变。

二、速率一时间图像

1.“渐变”类v-t图像

图像分析结论

V

小时其他条件不变，增大反力时/正突然增大，/逆逐渐增大；P正

求应物的浓度>/逆，平衡向正反应方向移动

0

V

力时其他条件不变，减小反力时/正突然减小，/迎逐渐减小；?'逆

应物的浓度>1/正，平衡向逆反应方向移动

()Gt

V

宏小时其他条件不变，增大生力时,逆突然增大，/n逐渐增大；P逆

*成物的浓度正，平衡向逆反应方向移动

O

力时其他条件不变，减小生力时/说突然减小，”正逐渐减小；成正

成物的浓度>/逆，平衡向正反廛方向移动

()Gt

2.“断点”类v-t图像V

图像\总

tt

1hIMe.1)。1t

升高降低升高降低

温度

适合正反应为放热的反应适合正反应为吸热的反应

，时刻所

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埴上的适合正反应为气体物质的量速小的反

反应应

3.“平台”类v-t图像

图像分析结论

力时其他条件不变使用催化剂

力时，正、/逆均突然增大且/正r.时其他条件不变增大反应体系的

=/逆，平衡不移动压强且小+〃=夕+。（反应前后气体

0

1体枳无变化）

V、

打时其他条件不变，减小反应体系的

力时，正、v'逆均突然减小且/正

压强且m+〃=〃+g（反应前后气体

嘘=吸=/逆，平衡不移动

4体枳无变化）

oh1

4.全程速率一时间图像

例如：Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。

原因：（1）AB段（/增大），反应放热，溶液温度逐渐升高,v博大。

（2）BC段（/减小），溶液中。段+）逐渐减小,/减小。

三、转化率（或百分含量）一时间一温度（或压强）图像

该类图像中常常与化学平衡知识和联系，重在考查化学平衡相关知识点。这类图像反映了反应物或生成物

的量在不同温度（压强）卜对时间的关系，解题时要注意一定条件卜物侦含量不再改变时，应是化学反应

达到平衡的特征。

1.规律：“先拐先平，数值大”原则

分析反应由开始（起始物质相同时）达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。

①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。如图甲中心》九

②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。＞夕2。

③若为使用催化剂引起，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.实例：正确掌握图像中反应规律的判断方法

［以就（g）+〃B（g）-M（g）中反应物A的转化率外为例说明］

①图甲中，T》T\,升高温度，/降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。

②图乙中，R＞R,增大压强，叫升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反应。

③若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应。

四、恒温线或恒压线图像

该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度（反应物或生成物）或反应物的转化率，横坐标为温度或压强。

1.识图：表示反应物的转化率，。表示反应物的平衡浓度）

图①，若出》出出,则正反应为气体体积遗小的反应，卜心图②，若/；＞为,则正反应为幽反应。解答

此类图像问题，往往可作分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线一一恒压线或恒温线，然后进行定一议

二，从而可解决问题。

2.规律：

（1）“定一议二”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系数的大小关系。如乙中任取两条压强曲线研究，压强

增大，。八增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，甲中任取一曲线，也能得出结论。

（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，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。

五、几种特殊图像

1.反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像

对于化学反应/加（g）+疝（g）=^n（g）+a）（g）,在相同时间段内，M点前，表示化学反应从反应物开始，

则未达平衡;M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况,即升温，A%增大（C%减小）,

平衡逆向移动,△水0。

C.图2所表示的容器中气体由无色逐渐变为紫色

【答案】B

【详解】A.由图1可知，同••恒容密闭容器中，to时三种物质的物质的量浓度相等，即物质的量相等，A

正确：

C.由图2可知，随着反应开始，HI的浓度逐渐减少，七或12的浓度从。开始增大，则图2所表示的容器中

气体由无色逐渐变紫色，C正确；

D.图1、2中，当c(HI)=3.16mol/L时、各组分的浓度不再发生改变，说明此时两容器中的反应均达到平衡

状态，D正确；

故选Bo

题型02等温线等压线图像

【答案】D

【分析】根据定一议二原则，当温度一定时，改变体积，三氯甲烷转化率的变化比较V1、V2大小，再根据

平衡常数的特性，比较三个点平衡常数大小，利用三段式计算增加反应物的量后转化率的变化，以及气体

压强之比。

No的

体

积

分

数

C.气体的颜色：A深、C浅D.混合气体的平均相对分子质量：A<B

【答案】C

【详解】A.A、C两点的反应温度相同，压强C点〉A点，增大压强，反应速率增大，则反应速率：A<C,A

正确；

C.两点的反应温度相同，压强《点”点，在其他条件不变时，增大压强，物质的浓度增大，c(N02)增大,

体系内气体颜色加深；增大压强，化学平衡逆向移动，使c(N02)减小，但平衡移动的趋势是微弱的，总的

来说C点c(N02)的比A点大，故A、C两点气体的颜色：A点浅，C点深，C错误；

D.A点温度高于B点，升高温度，平衡正向移动，气体的物质的量增多，混合气体的平均相对分子质量减

小，混合气体的平均相对分子质量：A<B,D正确；

故选C。

题型03其他图像

下列叙述正确的是

C.在反应①中，氧化剂、还原剂的物质的量之比为2：1

D.向混合液中滴加淀粉溶液，溶液可能不变蓝

【答案】B

C.反应①一半r转化成Cui,另一半氧化剂、还原剂的物质的量之比为逅1，c错误；

D.根据平衡移动，体系中一定有k和-存在，滴加淀粉溶液，溶液可能变蓝，D错误；

故选B«

【变式】二氧化碳催化加氢制甲醇过程中的主要反应如下：

反应I：CO2(g)4-3H2(g)=CH3OH(g)4-H2O(g)AHi

反应皿CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)AH2

A.AHi<0,AH2<0

B.一定温度时，当密闭容器体积不变时，可说明反应团达到化学平衡状态

C.从480〜540K,CO的实际产率先降后升

D.500K时CO的实际产率小于平衡时的产率

【答案】B

B.反应团是气体体积前后改变的反应，定温度时，当密闭容器体积不变时，体系各组分物质的量不变，

可说明反应团和反应I达到化学平衡状态，B正确；

C.480-540K,CH30H的产率和C02实际转化率差距越大，说明更多的CCh转化为CO,C。的实际产率在

上升，C错误：

故选Bo

题型04图像综合

C.图3中升高温度，该反应平衡常数增大

【答案】D

B.图2：正逆反应速率同等程度增大，但平衡不移动，所以11时刻改变的条件可能是对反应前后气体物质

的量不变的反应进行加压，也可能是加入催化剂，故B正确；

C.图3：升高温度，正反应速率变化大于逆反应速率，可知升高温度平衡正向移动，该反应平衡常数增大，

故C正确；

选Do

【变式】下列关于可逆反应各图像的解释或得出的结论不正确的是

A.由甲图可知，匕时刻一定是使用了催化剂

B.由乙图可知，可逆反应的正反应放热

C.由丙图可知，A点：v„<v

D.由丁图可知，交点A表示反应物和生成物浓度相等，但不一定是平衡状态

【答案】A

【详解】A.改变条件后，正逆反应速率增大且相等，若对前后气体分子数相等的化学反应，可能是加压,

也可能是加了催化剂，故A错误；

B.生成物的百分含量随温度的升高而增大，m为曲线的最高点，生成物的百分含量达到最大值，达到相应

温度下的限度，即建立了相应温度下的平衡状态；继续升温生成物的百分含量减小，说明升温反应向逆反

应方向移动，则该反应是放热反应，故B正确；

C.A点的转化率高于平衡转化率,说明反应要逆向移动，则i—Vi，如故C正确；

D.交点A表示反应物和生成物浓度相等，未必保持不变，故不一定是平衡状态，故D正确；

故选Ao

分层训练广

练

【巩固训练】

L氢能是清洁的绿色能源，C比和出0值）催化重整是一种有效的制氢方法。主要反应原理如F：

其中反应①②的平衡常数随温度变化如图所示，下列说法正确的是

2

素

洗

超

A

B.反应①的加<0,反应②的AH>0

C.达平衡后增大反应体系压强，叫变小，但占不变

D.生•产过程中增加混合气中出0值）的体积分数，可提高C1的平衡转化率

【答案】D

C.平衡常数只与温度有关，增大压强，%、0都不变，故C错误;

故选Do

下列叙述正确的是

C.在反应①中，氧化剂、还原剂的物质的量之比为2：1

D.向混合液中滴加淀粉溶液，溶液可能不变蓝

【答案】B

C.反应①一半「转化成Cui,另一半I一12,氧化剂、还原剂的物质的量之比为逅1,C错误;

D.根据平衡移动，体系中一定有k和元存在，滴加淀粉溶液，溶液可能变蓝，D错误：

故选Bo

CO的转化率/%

5060温度卜C

A.曲线团表示反应到2s时CO的转化率

【答案】B

【详解】A.平衡转化率应大于或等于2s时CO的转化率，故曲线回表示平衡转化率，曲线团表示反应到2s时

CO的转化率，A错误；

D.CO和的起始投料比未知，不能计算2s时CO的转化率，D错误；

答案选

4.一定条件下，向10L恒温恒容密闭容器中充入X(g)、Y(g)和Z(g),这三种物质的物质的量随反应时间的变

化曲线如图所示，卜.列说法正确的是

A.容器内发生反应的化学方程式为X(g)+2Y(g)0Z(g)

B.4〜5min内，容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变

C.当反应达到平衡状态时，向容器中通入一定量的Ar(不参与反应)，该反应的化学反应速率增大

D.反应开始时与反应达到平衡状态时的容器内气体的压强之比为9:11

【答案】B

【分析】根据图示，X和丫是反应物，Z是生成物，X、Y、Z的变化量之比是0.4蜘.2130.2=201况，最终三者

同时存在，为可逆反应，反应的化学方程式为：2X+YUZ,据此分析；

【详解】A.容器内发生反应的化学方程式为2X(g)+Y(g)UZ(g),A错误：

B.4〜5min内，已达到平衡状态，容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变，B正确；

C.向容器中通入一定量的Ar(不参与反应)，该反应的化学反应速率不变，C错误；

D.反应开始时与反应达到平衡状态时的容器内气体的压强之比等于物质的量之比，为(1+1+0.2)0

(C.8+0.6+0.4)=1109,D错误;

故选Bo

温度

C.当温度高于7；时，随温度升高CO的物质的量分数逐渐增大

【答案】D

【分析】由反应①、②、③可知，C02来自CO与出0的反应，且CO和C02的产生都伴随H2的生成。同

时，体系中的CaO可吸收CCh转化为CaCCh。因此，无论CO和CCh后续变化如何，体系中始终有出存在，

且出含量较其它两者都高，故a线对应物种应为出。根据信息：图示温度范围内C(s)已完全反应，CaCO3

在Ti温度时完全分解，故压力p下，Ti温度后，体系中仅存在反应②，反应②为放热反应，随温度升百

反应平衡逆向移动，由图中信息可知，「温度后a、c线对应物质摩尔分数随温度升高逐渐降低，b线对应

物质变化趋势相反。因此，可判断b线对应物质为CO,c线对应物种为CO2,据此分析解题。

C.由分析可知，T】温度后，体系中仅存在反应②，反应②为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CO的

物质的量分数逐渐增大，c正确；

故选D,

D.当混合气体的密度不变时，该反应达到平衡状态

【答案】B

B.b点和a点温度相同，甲醇的起始物质的量都为lmol,a点x值小于b点，则a点加水多，反应物浓度

大，则反应速率：VaE>VbiE，B正确：

C.升高温度，甲醇转化率增大，说明反应为吸热反应，升高温度平衡常数增大，则KcVKb=Ka,C错误；

D.反应前后均为气体且恒容，混合气体的密度始终不变，故混合气体的密度不变时，不能说明该反应达到

平衡状态，D错误；

故选Bo

7.逆水煤气变换体系中存在以下两个反应：

【答案】D

B.N点CO与CH4体积分数相同，结合反应方程式的系数可知，生成水的总的物质的量为甲烷的3倍，B

正确;

D.n(CO2)：n(H2)=l：2投料，反应团、团平衡正向移动，CCh的转化率增大，平衡时CCh的体积分数减小，则曲

线交点位置向b点方向移动，D错误

故选Do

8.H2S制备S2过程中的主要反应为：

A.曲线②代表平衡转化率

【答案】D

【分析】催化剂小影响转化率，只影响速率，因此平衡转化率是该条件卜的最大转化率，有尢催化剂都小

会超过最大转化率，曲线①H2s的转化率(a)始终高于曲线②说明曲线①是平衡转化率，曲线②是一段

时间内在催化剂作用下的转化率，A点相较于一点，说明随着温度升高，反应速率加快，这段时间内，该反

应恰好能达到平衡状态，据此解答。

【详解】A.由分析可知，曲线②是一段时间内在催化剂作用下的转化率，A错误；

故选D.,

9.在恒温恒容密闭容器中投入一定量的Li4SK)4和C02,发生反应：Li容O4(s)+CO2(g)=Li2SiO3(s)+Li2c0m)AH。

不同温度Ti、T2下，c(CO2)随时间(t)的变化曲线如图所示，下列说法正确的是

A.AH>0

B.从体系中移出一部分Li2cO3,平衡正向移动

C.M点时再充入少量CO2,C02的平衡转化率增大

D.达到平衡时，以C02表示的速率：v11;(Ti)<va;(T2)

【答案】C

【详解】A.根据“先拐先平衡〃可知T1>T2,温度越高，反应物c(C5)越大，说明温度升高时平衡逆向移动，

该反应为放热反应，AHVO,A错误；

B.Li2c。3是固体，改变固体的量，平衡不移动，B错误；

C.M点时再充入一定量C02,相当于增大了压强，平衡向气体体积缩小的方向移动，但生成物均为固态,

影响平衡移动的因素为温度，因温度不变，平衡常数K不变，c(CO2)不变，所以CCh的平衡转化率增大，C

正确;

D.根据选项A分析可知，温度：TI>T2,温度越高反应速率越快，达到平衡时，以C02表示的速率：vMTi)

>V,T(T2),D错误；

答案选Co

10.根据下列各图曲线表征的信息，得出的结论不正确的是

A.用甲装置探究温度对化学平衡的影响

B.图乙表示用水稀释pH相同的盐酸和醋酸时溶液的pH变化曲线，其中团表示盐酸，团表示醋酸，完全

中和相同体积的回、回溶液时，消耗同浓度NaOH溶液的体积相同

C.图丙表示恒温密闭容器中发生CaCO#)=CaO⑸+CO2(g)反应时，c(CO2)随反应时间变化的曲线，ti时刻

改变的条件可能是缩小容器的体积

D.图丁表示反应A2(g)+3B2(g)=2AB?(g),达到平衡时A2的转化率大小为:a<b<c

【答案】B

B.盐酸是强酸，在溶液中完全电离，醋酸是弱酸，在溶液中部分电离，pH相同的盐酸的浓度小于醋酸，

则完全中和相同体积的冰团溶液时，盐酸消耗同浓度氢氧化钠溶液的体积小于醋酸，B错误；

C.由方程式可知，反应的平衡常数K=C(CO2),由图可知，tl时刻条件改变的瞬间，二氧化碳的浓度增大,

新平衡时二氧化碳的浓度与原平衡相同，温度不变，平衡常数不变，则匕时刻改变的条件可能是增大二氧

化碳的浓度，或缩小容器的体积增大压强，c正确；

D.增大Bz的浓度，平衡向正反应方向移动，Az的平衡转化率增大，由图可知，Bz的浓度大小顺序为

则A2的平衡转化率大小顺序为a<b<c,D正确；

故选Bo

11.氢还原辉铜矿并用碳酸钠作固硫剂的原理为MOS2(S)+4H2(g)+2Na2CO3(s)0Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+

2Na2S(s)AHo平衡时的有关变化曲线如图。下列说法正确的是

A.该反应AH<0

B.粉碎矿物和增大压强都有利丁辉铝矿的还原

C.图2中Ti对应图1中的温度为13000

D.若图1中A点对应温度下体系压强为10MPa,则比0值)的分压为5MPa(分压=总压x物质的最分数)

【答案】C

【详解】A.根据图1,随温度升高，反应物浓度减小，生成物浓度增大，说明升温平衡正向移动，故该反

应是吸热反应AH>0,A错误；

B.该反应是气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方句进行，不利于反应向右进行，B错误；

故选c。

12.数形结合是研究化学反应速率及化学平衡的重要数学手段，从如图所示图像得出的结论正确的是

【答案】B

【详解】A.甲中容器体积未知，无法计量用浓度表示的A的反应速率，A错误；

B.反应为等气体分子数的反应，则乙时刻改变的条件可能是加入催化剂，也可能是加压，B正确；

C.而图中反应升高温度，正反应增大的速率大于逆反应增大的速率，说明平衡正向移动，该反应是吸热反

应，焙变大于0,C错误；

故选B。

【强化训练】

60

30

0

67377387397310731173

温度K

【答案】D

B.扩大容器体积，物质的量浓度减小，化学反应速率减慢，B错误;

D.相同温度下容器B中甲烷的转化率更高，因此容器B中充入CO?的物质的最大于容器A中的CO2,D项

正确;

故选Do

A.该反应可高温自发进行

D.c点时，向容器中再充入等物质的量的CO2和H〉再次达到平衡时，CO2的体积分数不变

【答案】C

D.c点时反应达到平衡状态，向容器中再充入等物质的炭的CO?和H2,根据等效平衡原理，再次达到平衡

时，相当于增大体系的压强，平衡正向移动，CO?的体积分数变小，D错误；

故选C«

15.甲烷氧化偶联制乙烯涉及的反应如下：

A.M点反应①和反应②消耗。2的量相同

C.其他条件不变，增大压强乙烯的平衡产率不变

【答案】D

C.其他条件不变，压强对反应①、③的平衡移动几乎无影响，增大压强反应②平衡正向移动，甲烷浓度

降低，从而引发反应①平衡逆向移动，乙烯的平衡产率减小，C错误；

故选D。

16.一碘甲烷（CH力热裂解可制取乙烯等低碳烯煌化工原料，Ohl热裂解时发生如下反应。

在5OOkPa条件下，起始投料lmolCH3l（g）,发生反应I、II、HI,反应温度对平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯

物质的量分数的影响如图所示。

20

16

12

8

4

0

2004006007I58OO10001200

77K

下列说法正确的是

A.温度较低时，可以使用合适的催化剂来提高反应II中乙铢的平衡转化率

B.在上述条件下，随温度开窗，反应n、【【【的平衡逆向移动

C.体系温度为715K,平衡时反应II、HI消耗乙烯的物质的量之比为3：4

【答案】C

【详解】A.催化剂不能使平衡移动，A错误；

B.如图所示当温度低于800K时，随着温度的升高，C3H6的含量增大，反应团的平衡正向移动（CH3I不断转

化戌乙烯，而乙烯又生成C3H6（主导因素）），温度高于800K时，随着温度的升高，C3H6的含量减小，反

应B的平衡逆向移动（温度为主导因素），低温下，C4H8的含量附着温度升高增大，反应（3的平衡正向移动

(CH3I不断转化成乙烯，而乙烯又生成C4H8(主导因素)),随着温度继续升高，C4H8的含量减小，平衡

逆向移动(温度为主导因素)，B错误；

C.设715K条件下达到平衡时,乙烯的物质的量为xmol,则n(C3H6)=n(JH8)=2xmoL根据反应⑶、(3的化学

方程式可知，反应乐团消耗乙烯的物质的量分别为3x和4x,即物质的量之比为3：4,C正确；

故答案选Co

【答案】D

C.由分析可知，化学计量数之比b：c=l：4,C错误；

故选Do

D.当混合气体的密度不变时，该反应达到平衡状态

【答案】B

B.b点和a点温度相同，甲醇的起始物质的量都为lmol,a点x值小于b点，则a点加水多，反应物浓度

大,则反应速率：VaF>VbiE，B正确：

C.升高温度，甲醇转化率增大，说明反应为吸热反应，升高温度平衡常数增大，则KcVKb=Ka,C错误；

D.反应前后均为气体且恒容，混合气体的密度始终不变，故混合气体的密度不变时，不能说明该反应达到

平衡状态，D错误；

故选Bo

19.逆水煤气变换体系中存在以下两个反应：

【答案】D

B.N点CO与CH,体积分数相同，结合反应方程式的系数可知，生成水的总的物质的量为甲烷的3倍，B

正确;

D.n(CO2):n(H2)=l：2投料，反应团、13平衡正向移动，CCh的转化率增大，平衡时CO2的体积分数减小，则曲

线交点位置向b点方向移动，D错误

故选Do

20.H?S制备邑过程中的主要反应为：

A.曲线②代表平衡转化率

【答案】D

【分析】催化剂不影响转化率，只影响速率，因此平衡转化率是该条件下的最大转化率，有无催化剂都不

会超过最大转化率，曲线①H2s的转化率(a)始终高于曲线②说明曲线①是平衡转化率，曲线②是一段

时间内在催化剂作用下的转化率，A点相较于一点，说明随着温度升高，反应速率加快，这段