压轴05多平衡体系图像的分析应用（3大核心考向压轴题专练）（原卷版）

压轴05多重化学平衡体系图像的分析应用命题预测江苏高考化学中多重化学平衡体系图像题是原理类压轴核心题型，常以工业反应、环境治理、材料合成为情境，融合多个气相平衡的平衡体系。图像以转化率‑T‑P、分压‑时间图为主，考点集中在平衡移动、平衡常数计算、反应选择性、竞争路径判断及特殊点数据分析。命题强调多曲线对比、多因素耦合，注重考查模型认知、动态平衡思想与定量计算能力，设问灵活、陷阱隐蔽，对综合分析要求极高。2026年命题将延续复杂图像+多平衡耦合趋势，重点围绕绝热体系、恒压气相反应、多元弱酸与沉淀配位耦合体系展开，强化Kp计算、速率与平衡结合、选择性归因分析。图像更趋向双坐标、多曲线叠加，突出竞争平衡主次判断、图像数据精准计算，对图像拆解、逻辑推理和综合应用能力提出更高要求。高频考法1.

速率图象分析与影响因素判断（含vt图、ct图，外界条件（浓度、温度、压强、催化剂）对反应速率的影响，活化能判断，速率方程初步分析）。2.

平衡移动方向与条件选择（含αT图、φp图、αp图，温度、压强、投料比对平衡转化率、产率的影响，勒夏特列原理应用，最佳工艺条件选择）。3.

平衡常数计算与热力学分析（含Kc、Kp计算，lnK1/T图象分析，ΔH、ΔS判断，温度对平衡常数的影响规律）。4.

多平衡体系与竞争反应分析（含多反应耦合图象，主反应与副反应的平衡竞争，选择性计算，反应路径分析）。5.

等效平衡与投料比问题（含恒温恒容、恒温恒压条件下的等效平衡判断，投料比与平衡产率关系图象）。6.

速率与平衡综合图象分析（含同时体现速率与平衡变化的图象，如不同温度下转化率时间图，催化剂对速率与平衡影响的区分）。7.

工业生产中的条件优化（结合真实工业流程，从速率、平衡、成本、设备等多角度分析温度、压强、催化剂的选择依据）。知识·技法·思维考点01化学速率图像分析1.识图这类图像定性地揭示了反应过程中v（正）、v（逆）随时间（含条件改变对化学反应速率的影响）而变化的规律，体现了平衡的“逆、动、等、定、变、同”的基本特征，以及平衡移动的方向。分析这类图像的重点及易错点是图像中演变出来的相关面积，曲线下方阴影部分的面积大小就表示在该时间段内某物质的浓度的变化量。另外，由vt图可知，在一般情况下，同一个反应有先快后慢的特点，生成等量产物（或消耗等量反应物），所需的时间逐渐变长。2.常见vt图像分析方法（1）看图像中正、逆反应速率的变化趋势，看二者是同等程度的变化，还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂角度考虑;若是不同程度的变化，可从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。（2）对于反应速率变化程度不相等的反应，要注意观察改变某个条件瞬间，正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律，加以筛选、验证、排除。（3）改变条件判断v(正)、v(逆)的相对大小时，可以从平衡移动方向讨论，若平衡正移，v(正)>v(逆)，若平衡逆移，v(正)<v(逆)。（4）规律：v­t图像中无“断点”，曲线是“渐变”的，即逐渐升高或降低，则改变的条件是浓度。若曲线是向上“渐变”，表示改变的条件是“增强”，反之，改变的条件是“减弱”，如工业合成氨的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＜0。因t1时刻改变条件后，v′逆>v′正，平衡逆向移动，故改变的条件是增大NH3的浓度。考点02化学平衡图像分析1.思维建模2.解题步骤第一步：看特点。即分析可逆反应方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应，还是吸热反应)等。第二步：识图像。即识别图像类型，一看“面”（理清横坐标、纵坐标表示的含义）；二看“线”（分析曲线的走向和变化趋势，它与横坐标、纵坐标的关系）；三看“点”（重点分析特殊点——起点、拐点、交点、终点的含义）；四看是否要作辅助线（如等温线、等压线等），五看定量图像中有关量的多少问题。第三步：联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其温度、压强越大。第四步：图表与原理整合。逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。3.方法技巧①先拐先平：在含量—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线表示的温度较高或压强较大。②定一议二：在含量—T/p曲线中，图像中有三个变量，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系(因平衡移动原理只适用于“单因素”的改变)。即确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后(通常可画一垂线)，讨论横坐标与曲线的关系。③三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看v(正)、v(逆)的相对大小；三看化学平衡移动的方向。【易错点拨】“先拐先平”与速率快慢的误区：在反应速率与化学平衡图像中，我们容易错误认为曲线先出现拐点，则反应速率一定快，由此得出反应温度或压强、浓度一定大等错误观点。正确的分析应该是先出现拐点，先平衡，即常说的“先拐先平”，但比较反应速率快慢时，应该依据曲线斜率的大小，斜率大，反应速率快，如下面图像，尽管曲线b先平衡，但其反应速率小于曲线a对应的速率。（2）未达到平衡的曲线误认为是平衡时的曲线。如根据下面图像判断某反应正反应为放热反应还是吸热反应时，从o—a—b阶段，误认为升高温度，生成物浓度增大，反应向正反应方向进行，所以该正反应为吸热反应。该错误结论的得出原因在于o—a—b阶段时，该反应并没有达到平衡状态，b点为平衡时状态，通过b—c阶段可以得出，在平衡状态下，若升高温度，生成物浓度减少，平衡逆向移动，所以该反应的正反应为放热反应。（3）图像中涉及定量问题时，应该注意相关“量”与反应原理的对应关系。如合成氨中，若H2、N2的浓度按照3:1置入反应装置中，尽管H2、N2的浓度不断减少，根据反应原理，二者减少量应该满足3:1的关系，显然下面图像中曲线的变化是错误的结论。考点03实际生产中的图像1．陌生图像分析的模型建构2．陌生图像解答的思维步骤（1）识别图像类型。即明确横坐标和纵坐标的含义，厘清线和点（平台、折线、拐点等）的关系。（2）把握反应特点。即分析可逆反应的化学方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化（正反应是气体分子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应）、反应热（正反应是放热反应，还是吸热反应）等。（3）联想平衡原理。联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。（4）数形结合解答。图表与原理结合，逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡移动原理。3．陌生图像简答题的规范描述（1）条件选择类①实验最佳条件的选择或控制就是为了又“快”又“好”地生产，即主要是从反应速率与转化率（化学平衡）两个角度来分析。“快”就是增大反应速率，“好”就是增大转化率，原料利用率高，而影响反应速率与转化率的主要因素就是浓度、温度、压强与催化剂，其中温度与压强是试题中经常考查的因素。②从速率、转化率、产率、纯度等角度分析，选择最佳条件。如针对反应速率时，思考方向为如何提高浸出速率、如何增大反应速率等；针对平衡转化率、产率时，可运用平衡移动原理解释（其他条件不变的情况下，改变××条件，可逆反应的平衡向××方向移动，导致××发生变化）；针对综合生产效益时，可从原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护，绿色化学等方面作答。③选择当前条件的优势，其他条件的不足，往往不足的描述比较容易疏忽，如温度过高或过低，压强过小或过大，也要进行分析。（2）原因分析类①依据化学反应速率和平衡移动原理，分析导致图像曲线变化的原因。②催化剂对反应的影响、不同反应的选择性问题是这类题目的难点，解题时要多加关注，不同的条件会有不同的选择性。4.陌生图像分类（1）曲线上的每个点是否都达到平衡往往需要通过曲线的升降趋势或斜率变化来判断，如果还未达到平衡则不能使用平衡移动原理，只有达到平衡以后的点才能应用平衡移动原理。如图中虚线表示单位时间内A的产率随温度的升高先增大后减小，先增大的原因是P点之前反应尚未达到平衡，随温度的升高，反应速率增大，故单位时间内A的产率增大。（2）催化剂的活性是否受温度的影响不同的催化剂因选择性不同受温度的影响也会不同。一般来说，催化剂的活性在一定温度下最高，低于或高于这个温度都会下降。如图，250～300℃时，温度升高而B的生成速率降低的原因是温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低。（3）不同的投料比对产率也会造成影响可以采用定一议二的方法，根据相同投料比下温度或压强的改变对产率的影响或相同温度或压强下改变投料比时平衡移动的方向进行判断，确定反应的吸放热或系数和的大小。如图，对于反应2CO2(g)＋6H2(g)eq\o(,\s\up9(催化剂))CH3OCH3(g)＋3H2O(g)。当投料比一定时，温度越高，CO2的转化率越低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。若温度不变，提高投料比[n(H2)/n(CO2)]，则提高了二氧化碳的转化率。（4）考虑副反应的干扰或影响往往试题会有一定的信息提示，尤其温度的改变影响较大。【方法技巧】化学平衡图像题，除以常规图像形式(如c－t图、含量—时间—温度图、含量—时间—压强图、恒压线图、恒温线图等)考查平衡知识外，又出现了很多新型图像。这些图像常与生产生活中的实际问题相结合，从反应时间、投料比值、催化剂的选择、转化率等角度考查。图像形式看似更加难辨，所涉问题看似更加复杂，但只要仔细分析，抓住图像中的关键点(常为最高点、最低点、转折点)、看清横坐标、纵坐标代表的条件、弄清曲线的变化趋势，即可将复杂图像转化为常规图像。进而运用化学平衡知识进行解答即可。典例·靶向·突破考向01以绿氢为载体的多重化学平衡体系图像的分析平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如题图所示。下列有关说法正确的是D．增大压强至1MPa能提高平衡时的物质的量分数情境链接本题以2026年江苏徐州模拟预测的“甲烷制氢（绿氢）情境链接本题以2026年江苏徐州模拟预测的“甲烷制氢（绿氢）”为真实工业情境，紧扣“双碳”背景下氢能制备的高考热点方向。题干以甲烷为原料，在0.1MPa、水/甲烷投料比为2的条件下，通过三个耦合的可逆反应（甲烷水蒸气重整、水煤气变换）制氢，结合平衡时各物质的物质的量分数随温度变化的图像，考查多重化学平衡体系的图像分析、平衡移动、平衡常数计算等核心考点。A选项分析投料比改变对H2O转化率的影响，B选项根据反应热效应判断曲线对应的物质，C选项计算830℃时反应Ⅲ的平衡常数，D选项分析压强改变对H₂物质的量分数的影响。试题以多重平衡体系为载体，融合平衡移动原理、平衡常数计算、图像分析等知识，对接高考对化学平衡与能源化工融合的命题趋势，考查证据推理与平衡思想的核心素养，凸显化学在氢能产业中的应用价值。考向解码本考向以甲烷制氢的多重化学平衡体系为载体，是高考化学平衡与绿氢产业融合的核心命题方向。试题围绕三个耦合的可逆反应，全面考查平衡移动分析、曲线对应物质判断、平衡常数计算、压强影响分析四大核心考点，结合物质的量分数温度图像，强化对多重平衡体系的综合分析能力。试题贴合氢能制备的真实工业情境，凸显“平衡思想”的化学核心观念，精准对接高考对变化观念与平衡思想、证据推理核心素养的考查要求。考向02以双碳为载体的多重化学平衡体系图像的分析例2【热点——碳循环】（2526高三上·江苏徐州·月考）的利用是实现“碳达峰、碳中和”目标的关键技术之一，逆水煤气转换反应具有实现高效转化为CO的巨大潜力。发生的主要反应为：下列说法正确的是B．曲线b表示平衡时CO物质的量分数随温度变化情境链接情境链接本题以2526高三上江苏徐州月考的“碳达峰、碳中和”背景下CO₂高效转化为核心环保情境，紧扣碳资源循环利用的高考热点。题干在恒容条件下，向体系加入1molCO₂与2molH₂，引发逆水煤气变换、CO甲烷化、CO2甲烷化三个相互耦合的可逆反应，考查多重化学平衡体系的综合分析。试题依据平衡时各物种物质的量分数随温度变化的图像，设计反应热判断、曲线对应物质识别、平衡常数计算、压强影响分析等考点。A选项结合盖斯定律判断总反应热，B选项依据温度对平衡的影响确定曲线对应的物质，C选项计算650℃时反应1的平衡常数，D选项分析加压对平衡移动的作用。此题全面融合热化学、平衡移动与图像分析，精准对接高考对变化观念与平衡思想的考查要求。考向解码本考向以“双碳”目标下CO2资源化转化的多重平衡体系为载体，是高考化学平衡与碳循环热点融合的核心命题方向。试题围绕逆水煤气变换、CO/CO2甲烷化三个耦合反应，全面考查反应热判断、曲线对应物质识别、平衡常数计算、压强影响分析四大核心考点，结合物质的量分数温度图像，强化对多重平衡体系的综合分析能力。试题贴合碳循环的真实科研情境，凸显“平衡思想”的化学核心观念，精准对接高考对变化观念与平衡思想、证据推理核心素养的考查要求。下列说法正确的是A．曲线b表示的平衡转化率B．其他条件不变，240℃时加压或使用高效催化剂均可能使转化率达到X点考向03以物质制备为载体的多重化学平衡体系图像的分析情境链接情境链接本题以2026年江苏南通一模TiCl3的工业制备为真实无机合成情境，紧扣物质制备与多重化学平衡的高考热点方向。题干以Ti和TiCl4为原料，通过三个耦合的可逆反应制备TiCl3，结合1.0×10⁵Pa下各物质的量随温度变化的图像，考查盖斯定律应用、平衡转化率计算、平衡移动分析、物料守恒等核心考点。A选项利用盖斯定律计算总反应的焓变，B选项结合图像数据计算T₀时TiCl4的平衡转化率，C选项分析温度对TiCl3(g)平衡产率的影响，D选项验证不同温度下反应Ⅰ、Ⅱ的TiC4消耗量关系。试题以多重平衡体系为载体，融合热化学、平衡移动、图像分析等知识，对接高考对化学平衡与无机制备融合的命题趋势，考查证据推理与平衡思想的核心素养，凸显化学在无机材料制备中的应用价值。考向解码本考向以TiCl3工业制备的多重化学平衡体系为载体，是高考化学平衡与无机制备融合的核心命题方向。试题围绕三个耦合的可逆反应，全面考查盖斯定律应用、平衡转化率计算、平衡移动分析、物料守恒验证四大核心考点，结合物质的量温度图像，强化对多重平衡体系的综合分析能力。试题贴合无机材料制备的真实工业情境，凸显“平衡思想”的化学核心观念，精准对接高考对变化观念与平衡思想、证据推理核心素养的考查要求。下列说法不正确的是A．DMF的平衡选择性随温度升高而增大B．300℃时，的转化率为3%C．其他条件不变，在240∼350℃范围，出口处DMF的量随温度升高而不断减小D．高效合成DMF，需研发低温下DMA转化率高和DMF选择性高的催化剂1．（2026·江苏苏州·模拟预测）催化加氢制甲醇发生的反应有：下列说法正确的是B．曲线X表示CO的体积分数随温度的变化D．其他条件不变，1300℃时，加压有利于提高平衡时合成气产率和的体积分数3．（2026·江苏宿迁·二模）科研人员设计了利用MgCO3与H2反应生成CH4的路线，主要反应如下：在1.0×105Pa条件下，在密闭容器中，H2(g)和MgCO3(s)的物质的量均为1mol，反应物(H2、MgCO3)的平衡转化率和生成物(CH4、CO2)的选择性随温度的变化关系如图所示(注：反应④在360℃以下不考虑)下列说法不正确的是B．550℃下达到平衡时，反应④的平衡常数K=0.286C．表示CO2选择性随温度变化的曲线是bD．500~600℃内，随温度升高H2平衡转化率下降的原因可能是反应①逆向进行程度大于反应④正向进行程度已知NO可发生下列反应：下列叙述不正确的是A．曲线a表示CO剩余的百分率B．ΔH1<0，ΔH2>0下列说法正确的是下列说法正确的是7．（2026·江苏扬州·一模）CH4部分氧化重整与CH4H2OCO2重整联合制合成气(CO、H2)，涉及的反应如下①2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g)

∆H1=71kJ·mol1②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)

∆H2=+206kJ·mol1③CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)

∆H3=+247kJ·mol1A．其他条件不变，增大体系压强会降低CH4的平衡转化率D．800~840°C，若温度升高反应②转化率增加，其对产物比值影响程度小于反应③9．（2526高三上·江苏苏州·期中）二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应：D．其他条件不变，加压有利于增大平衡时的物质的量10．（2526高三上·江苏宿迁·期中）向2L的密闭容器中加入1molH2和1molCO2，发生如下两个反应：不同温度下CO2的平衡转化率、CO的选择性和CH3OH的选择性如图所示(选择性指生成CO或CH3OH占CO2消耗总量的百分比)。下列相关说法正确的是A．曲线a表示CO2的平衡转化率B．选择适宜的催化剂可以提高平衡体系中CH3OH的选择性C．300℃时，反应Ⅱ的平衡常数K≈0.173D．280~360℃，随着温度的升高，容器内发生的主要反应为反应Ⅰ下列说法不正确的是D．其他条件不变，增大的投入量，平衡转化率下降12．（2526高三上·江苏南京·开学考试）由乙二酸二甲酯(，简称“DMO”)催化合成乙二醇，发生3个连续反应：反应I：(g)+2H2(g)=(g)+CH3OH(g)ΔH<0反应II：(g)+2H2(g)=(g)+CH3OH(g)ΔH<0反应III：(g)+H2(g)=CH3CH2OH(g)+H2O(g)ΔH<0D．延长原料与催化剂的接触时间可提高DMO的平衡转化率13．（2526高三上·江苏南京·开学考试）利用甲醇催化脱氢法制备甲酸甲酯主要涉及如下化学反应：反应Ⅰ：2CH3OH(g)HCOOCH3(g)＋2H2(g)

ΔH1反应Ⅱ：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)

ΔH2=＋90.6kJ·mol1反应Ⅲ：HCOOCH3(g)2CO(g)＋2H2(g)

ΔH3=＋136.3kJ·mol1恒压下，将甲醇蒸气以一定流速通过催化反应器，甲醇转化率和甲酸甲酯选择性随反应温度的变化如图所示。下列说法不正确的是A．ΔH1=＋44.9kJ·mol1B．甲醇转化率随温度升高而增大的可能原因：反应Ⅰ、Ⅱ速率均加快C．其他条件不变，563K时，增大甲醇蒸气流速可提高甲醇的转化率D．当温度高于563K时，甲酸甲酯选择性下降的原因：反应Ⅲ消耗甲酸甲酯的速率增大，且增幅大于反应Ⅰ生成甲酸甲酯的速率的增幅14．（2025·江苏南京·模拟预测）甲醇水蒸气重整制氢是生产氢气的重要途径，其主要反应为：B．的物质的量：a点<b点D．温度高于240℃，CO选择性迅速上升的原因是反应