2027高考化学复习 化学反应速率与化学平衡图像分析（附答案）

化学反应速率与化学平衡图像分析

课时要求1.系统掌握速率、平衡图像的分析方法2加深外因对化学反应速率影响的理解;3.能正

确分析实际工业生产中有关图像的问题。

考点一速率-时间图像

遏知识梳理

1.“辘”类修图像

图像分析结论

四'a

'f/I时1。突然增大,/逆逐渐增大;近正＞/n时其他条件不变，增大反应物

对逆，平衡向正反应方向移动的浓度

01

th

h时"正突然减小，以逐渐减小;心了/I时其他条件不变，减小反应物

正，平衡向逆反应方向移动的浓度

O01

V

春t\时正逆突然增大,吟逐渐增大;V,逆〉/n时其他条件不变，增大生成物

正,平衡向逆反应方向移动的浓度

O01

vt

/I时心突然减小，/正逐渐减小;/正＞//1时其他条件不变，减小生成物

落逆，平衡向正反应方向移动的浓度

0

2.“断点，类v-r图像

⑴速率-时间图像“断点”分析

当可逆反应达到平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，可能使速率一时间图像的曲线出现不连续

的情况，即出现“断点”。根据“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。如图可

时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强（仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应）。

⑵常见含惭点”的速率变化图像分析

图像

O。;O屋。/也Obkt

升高降低升高降低

t\时刻所温度

正反应为放热的反应正反应为吸热的反应

改变的条

增大减小增大减小

件压强

正反应为气体物质的量增大的反应正反应为气体物质的量减小的反应

国知能通关

1.可逆反应2sO2（g）+O2（g）==2SO3（g）在一定条件下达到平衡状态。在力时刻改变某一条件,化学反

应速率与反应时间的关系如图所示。下列说法正确的是（）

A.维持温度、反应体系容积不变用时充入S03（g）

B.维持温度、压强不变小时充入SO3（g）

C.维持反应体系容积不变/时升高反应体系温度

D.维持温度、反应体系容积不变小时充入一定量Ar

答案B

解析维持温度、反应体系容积不变川时充入S03（g）,此时逆反应速率增大，正反应速率不变，故A错

误;维持温度、压强不变，力时充入SCh（g）,此时逆反应速率增大，而且反应体系容积增大导致正反应速

率减小，故B正确维持反应体系容积不变川时升高反应体系温度，正、逆反应速率都增大，故C错误;

维持温度、反应体系容积不变山时充入一定量Ar,反应物和生成物浓度都不变，正、逆反应速率都不

变故D错误。

2.在一密闭容器中发生反应:N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△，＜（）,达到平衡后,只改变某一个条件时，反

应速率与反应时间的关系如图所示。

回答下列问题:

⑴处于平衡状态的时间段是(填字母，下同

A」o~h

C.12〜/3D/3〜

E.f4~15F.，5~，6

⑵判断力、为、以时刻分别改变的一个条件。

A.增大压强B.减小压强

C.升高温度D.降低温度

E.加催化剂F.充入氮气

/1时刻"3时刻沟时刻o

⑶依据⑵中的结论下列时间段中，氨的百分含量最高的是。

A./o~hB.Z2〜，3

c.，3〜14D15~，6

⑷如果在/6时刻，从反应体系中分离出部分氨历时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变

化曲线。

答案(l)ACDF(2)CEB(3)A

解析⑴根据图示可知〜小12~/3、，3~/4、，5~/6时间段内泮正、U逆相等，反应处于平衡状态。⑵。时加

正、V逆同时增大，且V逆增大的更快，平衡向逆反应方向移动，所以A时改变的条件是升温；，3时〃正、V

逆同时增大且增大程度相同，平衡不移动，所以73时改变的条件是加催化剂沟时亦正、U逆同时减小，且

V正减小的更决平衡向逆反应方向移动，所以t4时改变的条件是减小压强。⑶根据图示知山N75

时间段内平衡均向逆反应方向移动，则NH3的含量均比fof时间段内的低，所以Zo-ri时间段内NH3

的百分含量最高。（4）/6时刻分离出部分NH3）逆立刻减小，而v正逐渐减小，在力时刻二者相等，反应

重新达到平衡，据此可画出反应速率的变化曲线。

考点二两类热点图像

⑼知识梳理

1.反应进程折线图

此类图像一般纵坐标表示物质的量、浓度、百分含量、转化率，横坐标表示反应时间。解题的关键是

找转折点。

⑴转折点之前，用外因对速率的影响分析问题，用“先拐先平,数值大”的规律判断不同曲线表示温度

或压强的大小。

⑵转折点之后是平衡状态或平衡移动，解题时要抓住量的变化，找出平衡移动的方向,利用化学平衡

移动总理推理分析。

⑶图示：（C%指产物的质量分数,B%指某反应物的质量分数）

（T>T„正反应为吸热反应）（PM，正反应为气体

体积增大的反应）

2.恒压（或恒温）线

此类组像的纵坐标为某物质的平衡浓度或转化率，横坐标为温度或压强,解答此类问题，要关注曲线

的变化趋势，有多个变量时,注意注制变量，即“定一议二

反应力A(g)+〃B(g)=cC(g)+JD(g)

A的转化率c的百分含垃

300七1.01x1()7Pa

/,200ct)八01x10"Pa

图像xio5Pa

O温区

O压强

结论a+b>c+d,A//>0a+b>c+d,A”>0

国知能通关

1.已知某可逆反应用A(g)+〃B(g)=pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间⑺时,温度⑺

和压强S)与反应物B在混合气体中的体积分数［(p(B)］的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是

()

A.T|<I>P2,m+n>p,放热反应

B.7'i>乃,〃i<P2,〃z+〃>p,吸热反应

C.Ti<T2,p\>p2,in+n<pl放热反应

D.力〉五pl<P2,，〃+〃<P，吸热反应

答案D

解析由图可知，压强一定时，温度r先达到平衡,故温度：7>乃,升高温度,B在混合气体中的体积分

数减小，说明平衡正向移动，正反应为吸热反应;温度一定时，压强P2先达到平衡，故压强：P'P2,增大压

强,B在混合气体中的体积分数增大，说明平衡逆向移动，正反应为气体体积增大的反应，则〃汁〃<P。

2.己知反应A(g)+2B(g)=C(g)A/7<0o在体积可变的密闭容器中，按n(A):H(B)=1：1充入反应

物进行反应,A的平衡转化率与温度、压强关系如图所示。下列说法正确的是()

A.温度：7>方>乃

B.平均摩尔质量:M(a)<M(c),M(b)>M(d)

C.a点的分压平衡常数右二总kPa2

9Po

D.d点:yJE(A)=2V逆(B)

答案C

解析A.该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动,A的转化率降低，所以TgTGA项错误;B.从

图看a、b、c三点A的转化率越低，即正向程度减小,平均摩尔质量=一,正向为,2气总减小的反应厕

71气总

越正向移动平均摩尔质量越大，即A/(a)>M(c)o同一温度下，增大压强平衡正向移动，即压强越大平均

摩尔质量越大，即M(b)>M(d),B项错误;C.建立三段式

A+2BC

起始1mol1mol0

变化0.2mol0.4mol0.2mol

平衡0.8mol0.6mol0.2mol

计算HA)啜2=黑幽;黑=黑x(C)=黑吟。最终计算昨=痣悬痴=^,c项正确；D.d

点平衡点2v正(A)=2v逆(A)=u逆(B),D项错误。

考点三三种特殊图像

e知识梳理

1.对于化学反应/〃A(g)+〃B(g)K>C(g)+qD(g),M点前，表示从反应物开始泮正X逆;M点为刚达到平

衡点(如下图);M点后为平衡受温度的影响情况，即升温,A的百分含量增加或C的百分含量减少，平

衡左移，故正反应AH<0o

2.对于化学反应〃zA(g)+〃B(g)=pC(g)+qD(g),L线上所有的点都是平衡点(如图)。L线的左上方(E

点),E点A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量,所以,E点相“逆侧L线的右下方

A%

L

(F点)/正＜y逆。。P

3.曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交

点A是平衡状态，压强增大,正反应速率增大得快，平衡正向移动。

通知能通关

1.在容积一定的密闭容器中，置入一定量的NO(g)和足量C(s),发生反应C(s)+2N0(g)

CO2(g)+N2(g),平衡状态时NO(g)的物质的量浓度与温度7的关系如图所示。则下列说法正确的是

)

A.该反应的AH＞0

B.若该反应在。、芯时的平衡常数分别为K、(2,则Ki＜及

C.在72时,若反应体系处于状态D,则此时一定有火正)。(逆)

D.在八时，若混合气体的密度不再变化，则可以判断反应达到平衡状态

答案D

解析由图像可知必<及,升局温度c平(NO)增大，平衡左移(吸热方向)，所以△”<(),且K>K2,A、B错

误活时由D-B点需降低c平(NO),即平衡向右移动，所以D点对应体系中亦(正)”(逆),C错误;由于

反应物C为固体，故容积不变时反应后气体质量增大,混合气体的密度增大，当密度不再变化时，可以

判断反应达到平衡状态,D正确。

2.用(NH4)2CO3捕碳的反应：(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)-»-CO2(g)—2NH4HCO3(aq)。为研究温度对

(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，将一定量的(NH4)2CC)3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2

气体，保持其他初始实验条件不变分别在不同温度下，经过相同时间测得C02气体浓比得到趋势图

如图

速

短

O

U

U

TtT2T$T,T5温度

⑴c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为罹(c)(填或“</正(力。

(2)b、c、d三点的平衡常数&、Kc、K从大到小的顺序为o

(3)二温度区间，容器内C02气体浓度呈现增大的变化趋势，其原因

是________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________O

答案(1)<⑵Kb>Kc>Kd⑶兀〜△温度区间,化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应,温度升

高平衡向逆反应方向移动,不利于C02的捕获

解析⑴温度越高，反应速率越快,d点温度高，则c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系

为v逆(c)<u正(d)。⑵根据图像,温度为口时反应达平衡，此后温度升高,c(C02)增大,平衡逆向移动，说

明正反应是放热反应。升高温度，平衡逆向移动,平衡常数减小，故Kb>Kc>K』。

考点四化工生产中的复杂图像

国知能通关

一、催化剂的投料比图像

1.采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn合金)，利用CO和出制备二甲醛(DME)。

主反应：2CO(g)+4H2(g)=CH30cH3(g)+H2O(g)

副反应:C0(g)+H20(g)-CO2(g)+H2(g)

CO(g)+2H2(g)-CH3OH(g)

测得反应休系中各物质的产率或供化率与催化剂的关系如图所示。

%Jk

B(

、

帏6()

不4(

辩2(

*-

律

施

<)

则催化剂中嘿约为时最有利于二甲醛的合成。

n(Cu)---------

答案2.0

解析由图可知当催化剂中嘿约为2.0时,CO的转化率最大，生成的二甲醛最多。

学习笔记

⑴改变投料比相当于增加一种反应物的浓度,另一种反应物的转化率升高，而自身的转化率降低。⑵

当按化学反应方程式的计量数之比投入反应物，各组分的平衡转化率相同，平衡时产物的体积分数最

大。

二、生成物的选择性图像

2.(2024•江西百师联盟开学考试)压强一定的条件下，将1mol(COOCH6和4mol也按一定流速通

过装有催化剂的反应管，利用(COOCH3)2催化加氢制乙二醇。主要发生如下反应：

i.(COOCH3)2(g)4-2H2(g)UCH3OOCCH20H(g)+CH30H(g)A/7i>()

ii.(COOCH3)2(g)+4H2(g)-HOCH2cH20H(g)+2CH30H(g)AH2>0

测得(COOCH3)2的转化率及CH3OOCCH2OH、HOCH2CH2OH的选择性与温度的关系如图所示。已

知:选择性定义为

n”成(CH3OOCCH2OH)或n牛成(HOCH2cH20H)

X100%o下列说法正确的是()

〃总转化KCOOCH3)2]

98

597

资96

295

汽94

A.曲线M表示(COOCH3)2的转化率随温度变化曲线

B.192〜198℃范围内,CHQOCCH20H的选择性随温度升高而增大

C.保持其他条件不变，加快气体的流速可以提高(C00CH”2的转化率

D.195℃时，生成CH30H的物质的量为1.455mol

答案D

解析A.根据题意,随着温度升高，反应i、ii均正向移动XCOOCHR的转化率增大，故曲线M不代

表(COOCH”2的转化率随温度变化曲线,A错误;B.曲线R是HOCH2cH20H的选择性,195℃时曲线

M与曲线R相交,则曲线M是CH3OOCCH2OH的选择性，根据图像/92〜198℃范围

内,CHQOCCH20H的选择性随温度升高而减小,B错误;C加快气体的流速时,气体来不及在催化剂

表面反应,(COOCH3)2的转化率会降低,C错误;D.195℃时(COOCH”2的转化率为97%,即转化的

/7(COOCH3)2=0.97mol,由图像知,195℃时CH3OOCCH2OH和HOCH2cH20H的选择性相等，则

”(CHOOCChhOH)二〃(HOCH2cH20H)=0.485mol,止匕时

n(CH3OH)=H(CH3OOCCH2OH)+2/?(HOCH2CH2OH)=1.455mol,D正确。

本讲感悟

疑点:________________________________________

盲点：

'体验真题感悟高考

1.(双选)(2024•山东卷)逆水气变换反应:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)AH>0。一定压力下，按

82、比物质的量之比〃(CO?)：〃(比)=I：1投料,不、及温度时反应物摩尔分数随时间变化关系如

图所示。已知该反应的速率方程为V=Z$5(H2)C(CO2)/、72温度时反应速率常数攵分别为h、攵2。

下列说法错误的是()

().()1------------------'-------'---------'

().0010.01().111()

时间(s)

A.h〉女2

B.7］、/温度下达平衡时反应速率的比值:党V》

贝72)3

C.温度不变,仅改变体系初始压力，反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变

D72温度E改变初始投料比例，可使平衡时各组分摩尔分数与「温度时相同

答案CD

解析由图可知，不比T2反应速率快，则ri>72；Ti温度下这到平衡时反应物的摩尔分数低于T.温度

下平衡时;由于起始CO2与H2的物质的量之比为1：1,则达到平衡时CO2和H2的摩尔分数相等。A.

根据分析,，比72反应速率快，反应速率常数与温度有关，结合反应速率方程知k\>hA项正确;B.反

应的速率方程为kh,05(H2)C(CO2)厕党=然鬻嚅勺了温度下达到平衡时反应物的摩尔分数

vV2)匕2一中2)2。(32)2

低于及温度下平衡时的量，则*<?,B项正确;C.温度不变,仅改变体系初始压力，虽然平衡不移动,

叭72)幺2

但反应物的浓度改变，反应速率改变，反应达到平衡的时间改变，反应物摩尔分数随时间的变化曲线

变化,C项错误;DZ温度下，改变初始投料比，相当于改变某一反应物的浓度，达到平衡时H2和CO2的

摩尔分数不可能相等，故不能使平衡时各组分摩尔分数与T温度时相同,D项错误。

2.(2023•湖南卷)向一恒容密闭容器中加入1molCK和一定量的H2O,发生反应:CH4(g)+H2O(g)=

CO(g)+3H2(g)oCH”的平衡转化率按不同投料比工卜=黑随温度的变化曲线如图所示。下列说

法错误的是()

兴

总

S工

邀

徉

S&

A.X1＜¥2

B.反应速率:外正＜心正

C.点a、b、c对应的平衡常数:儿＜任二K

D.反应温度为"当容器内压强不变时，反应达到平衡状态

答案B

解析A一定条件下，增大水的浓度,能提高CH4的转化率，即x值越小,CH4的转化率越大，则故

A正确;B上点和c点温度相同,CH』的起始物质的量都为1mol,b点x值小于c点，则b点加水多，反

应物浓度大很U反应速率:此正＞也•正，故B错误。由图像可知K一定时，温度升高CH4的平衡转化率增

大，说明正反应为吸热反应，温度升高平衡正向移动,K增大;温度相同,K不变，则点a、b、c对应的平

衡常数:Ka＜Kb=K,故C正确;D.该反应为气体分子数增大的反应，反应进行时压强发生改变，所以温度

一定时，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态，故D正确,

3.(2023•重庆卷)逆水煤气变换体系中存在以下两个反应：

反应反CO2(g)+H2(g)=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()

兴

忘

公

王

及

座

滓

菅

代

」

=侬

算

90()

80()

70()

60()

50()

400

300

七

温度/

>()

的△”

应II

<(),反

的△〃

应I

A.反

K<1

常数

平衡

I的

反应

B.M点

倍

的3

CH4

强是

的压

点HO

C.N

2

交

位置不

间交点

曲线之

料，则

：2投

)=1

：V(H

CO)

按V(

D.若

2

2

C

答案

动、

向移

II逆

反应

升高，

着温度

说明随

大,则

含量增

氧化碳

小、一

含量减

，甲烷

升高