第35讲　化学反应速率与化学平衡图像

第35讲化学反应速率与化学平衡图像复习目标1.进一步加深理解外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。2.掌握化学平衡图像的分析方法，能正确解答实际工业生产中有关图像的问题。3.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用，并能从节能环保、资源综合利用等多角度进行评价。

CONTENTS考点一化学反应速率图像分析考点二化学平衡图像分析考点三化工生产中的复杂图像分析真题演练课时跟踪检测考点一化学反应速率图像分析

必备知识

1.

“渐变”类速率—时间图像（1）改变反应物的浓度（2）改变生成物的浓度2.

“断点”类速率—时间图像（1）改变气体体系的压强①对于正反应方向为气体体积增大（或减小）的反应。②对于反应前后气体体积不变的反应。（2）改变温度对于正反应放热（或吸热）的反应。（3）加催化剂3.

“全程”类速率—时间图像（1）OB段反应速率变化的可能原因为①反应放热，使温度

，反

应速率

⁠。②反应生成催化剂，反应速率

⁠。（2）BC段反应速率变化的可能原因为反应物浓度

，反应速

率

⁠。升高

加快

加快

降低

减慢

关键能力

考向1影响化学反应速率的条件

A.

给该反应升温，v正减小，v逆增大B.

t2时刻改变的条件是向密闭容器中加NOC.

t1时刻的v逆大于t2时刻的v正D.

若气体的密度不变，不能说明该反应达到平衡√解析：

升高温度，任何反应的反应速率均增大，故给该反应升温，v正

增大，v逆增大，A错误；由图像可知，压强一定条件下，t2时刻改变条件

以后，逆反应速率突然减小，达到新平衡时，与原反应速率相同，故改变

的条件是向密闭容器中加NO，B正确，C错误；由题干反应方程式可知，

反应前后气体的物质的量保持不变，即恒温下容器的体积保持不变，反应

正向气体质量增加，故若气体的密度不变，则气体质量不变，说明该反应

达到平衡，D错误。

回答下列问题：（1）处于平衡状态的时间段是

（填字母，下同）。A.

t0～t1

B.

t1～t2C.

t2～t3

D.

t3～t4E.

t4～t5

F.

t5～t6ACDF

解析：

根据图示可知，t0～t1、t2～t3、

t3～t4、t5～t6时间段内，v正、v逆相等，反应处于平衡状态。（2）判断t1、t3、t4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t1时刻

；t3时刻

；t4时刻

⁠。C

E

B

解析：

t1时，v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t1时改变的条件是升温；t3时，v正、v逆同时增大且增大程度相同，平衡不移动，所以t3时改变的条件

是加催化剂；t4时，v正、v逆同时减小，且v正减小的更快，平衡向逆反应方向移动，所以t4时改变的条件是减小压强。（3）依据（2）中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的

是

⁠。A.

t0～t1B.

t2～t3C.

t3～t4D.

t5～t6解析：

根据图示知，t1～t2、t4～t5时间段

内平衡均向逆反应方向移动，则NH3的含量均

比t0～t1时间段内的低，所以t0～t1时间段内NH3

的百分含量最高。A

（4）如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7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：

解析：

t6时刻分离出部分NH3，v逆立刻

减小，而v正逐渐减小，在t7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。化学反应速率图像解题思维模型

考向2化学反应速率图像综合分析

A.

t2

min时，正反应速率大于逆反应速率B.

其他条件不变，t3

min时水解反应仍在进行C.

其他条件不变，通入NH3，TiO2＋平衡水解率增大√

化学反应速率图像解题技法（1）看起点：分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的

是生成物，生成物多数以原点为起点。（2）看变化趋势：分清正反应和逆反应，分清放热反应和吸热反应。升

高温度时，Δv吸热＞Δv放热。（3）看终点：分清消耗浓度和增加浓度。反应物的消耗浓度与生成物的

增加浓度之比等于反应方程式中各物质的计量数之比。（4）对于时间—速率图像，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”。比如增大反应物浓度v正突变，v

逆渐变；升高温度，v吸热大增，v放热小增；使用催化剂，v正和v逆同等程

度突变。考点二化学平衡图像分析

必备知识

1.

“转化率—时间”图像（1）类型

p一定时，ΔH＜0

T一定时，m＋n＞p＋q

T一定时，m＋n＜p＋q

T一定时，m＋n＝p＋q提醒：纵坐标也可以表示某组分的含量。（2）解答单一变量类图像题应遵循的原则和方法“先拐先

平，数值

大”原则分析反应由开始（起始物质相同时）至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，反应达到平衡所需时间短。如甲图500

℃时先达平衡。②若为压强变化引起，压强较大时，反应达到平衡所需时间短。如乙、丙、丁图1.01×107

Pa时先达到平衡掌握图像

中反应规

律的判断

方法①图甲中，升高温度，A的转化率降低，平衡逆向移动，正反

应为放热反应。②图乙中，增大压强，A的转化率升高，平衡正向移动，则正

反应为气体体积减小的反应。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2.

“转化率—温度—压强”图像（1）类型

m＋n＞p＋q，ΔH＞0

m＋n＜p＋q，ΔH＜0

m＋n＞p＋q，ΔH＜0

m＋n＜p＋q，ΔH＞0（2）解答多种变量类图像题应运用“定一议二”原则通过分析

相同温度

下不同压

强时用反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定化

学方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关

系。如图甲中任取一条温度曲线研究，压强增大，A的转化率

增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，图丙中

任取横坐标一点作横坐标的垂直线，也能得出相同结论通过分析

相同压强

下不同温

度时用反应物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。如图丙中任取一条压强曲线研究，温度升高，

A的转化率减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，图乙中

任取横坐标一点作横坐标的垂直线，也能得出相同结论3.

几个特殊图像

（1）M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正＞v逆；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的百分含量增加或C

的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH＜0。（2）L线上所有的点都是平衡点。L线左上方的点（E点），A的百分含量

大于此压强时平衡体系中A的百分含量，所以E点v正＞v逆；则L线右下方的

点（F点）v正＜v逆。

关键能力

考向1单曲线变化图像

A.X点的逆反应速率小于Y点的正反应速率B.

在X点，与不分离H2相比，分离H2时化学平衡常数

增大C.Y点平衡体系中C2H4（g）的体积百分含量约为76％D.

该反应加入催化剂能增大活化分子百分数√解析：

A项，X、Y均为平衡点，正、逆反应速率均相等，X点的温度

低，故X点的逆反应速率小于Y点的正反应速率，正确；B项，化学平衡常

数只与温度有关，在X点，与不分离H2相比，分离H2时乙烷的平衡转化率

增大，但化学平衡常数不变，错误；C项，假设C2H6（g）的起始投料为1

mol，则Y点平衡体系中C2H6（g）为0.1

mol、C2H4（g）为0.9

mol、H2

（g）为0.9

mol×（1－80％）＝0.18

mol，平衡体系中C2H4（g）的体积

百分含量约为76％，正确；D项，加入催化剂能降低反应活化能，增大活

化分子百分数，正确。

A.

据图像分析，该反应是吸热反应B.Q点是最高点，Q点为平衡状态C.M、N点反应物分子的有效碰撞几率不同D.

从M点到P点，可通过加入催化剂或分离产物Z而达到平衡点√解析：A项，根据图像中Z在不同温度下的平衡产率随温度的变化关系

可知，随着温度升高，平衡产率逐渐降低，说明升温平衡逆向移动，得到

ΔH＜0，该反应是放热反应，错误；B项，据图像可知，Q点Z的产率小于

平衡产率，未达到平衡，错误；C项，M、N点产率相同，但温度不同，所

以反应物分子的有效碰撞几率不同，正确；D项，图中M点未达到平衡是

由于温度低导致速率低而反应时间不够，可通过加入催化剂或延长时间使

其达到平衡，但分离Z会使反应速率降低，达不到目的，错误。

化学平衡图像分析思路一看

图像①一看面：即横坐标、纵坐标的量；②二看线：即线的斜率，平与

陡的含义，函数的增减性（先拐先平：如在转化率—时间图上，先

出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、

浓度大、压强高）；③看点：即起点、转折点、拐点、交叉点；④

四看要不要画辅助线：等温线、等压线等（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）；⑤看

量：定量图像中有关量的多少二想

规律联想外界条件改变对化学反应速率和化学平衡的影响，紧扣可逆

反应的特征，搞清正反应方向吸热还是放热，体积是增大、减

小，还是不变，有无固体参加或生成等三判

断认准某些关键数据在解题中的特定作用，全面准确地从图中找出

直接或隐含的相关信息考向2多曲线变化图像

A.

平衡常数：K（Y）＜K（Z）B.

达到平衡所需时间：t（X）＞t（Y）C.

总能量：E生成物＞E反应物D.

单位时间的转化率：α（Z）＞α（Y）√

A.L1为恒容恒温过程B.

气体的总物质的量：na＝ncC.

逆反应速率：v（b）＞v（c）D.c点平衡常数：K＜16√

5.

在773

K时，分别将2.00

mol

N2和6.00

mol

H2充入一个固定容积为1

L的

密闭容器中发生反应生成NH3，气体混合物中c（N2）、c（H2）、c

（NH3）与反应时间（t）的关系如图所示。

（1）下列能说明反应达到平衡状态的是

（填字母，下同）。a.v正（N2）＝3v逆（H2）b.体系压强不变c.气体平均相对分子质量不变d.气体密度不变bc

解析：

3v正（N2）＝v逆（H2）的状态是平衡状态，所以v正（N2）＝3v逆（H2）的状态不是平衡状态，a错误；恒温恒容条件下，反应正向进行、气体物质的量减小、压强降低，所以体系压强不变时达到平衡状态，b正

确；恒温恒容条件下，反应正向进行、气体物质的量减小，气体平均相对分子质量增大，所以气体平均相对分子质量不变时达到平衡状态，c正确；体系中各物质均为气体，气体质量不变，恒温恒容条件下，气体密度

始终不变，d错误。（2）在此温度下，若起始充入4.00

mol

N2和12.00

mol

H2，则反应刚达到

平衡时，表示c（H2）-t的曲线上相应的点为

⁠。B

解析：

考点三化工生产中的复杂图像分析

必备知识

1.

曲线上的每个点是否达到平衡状态（1）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。

2.

催化剂的活性是否受温度的影响（1）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。（2）如以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2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关系如图所示。则根据两条曲线可以判断涉及影响反应速率的两个因素：催化剂和温

度。250～300

℃时，温度升高而乙酸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的影响（1）可以根据“定一议二”的方法，根据相同投料比时温度或压强的改

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、放热或气体物质化学计量数和的相对大小。（2）如将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为2CO2（g）＋6H2（g）

CH3OCH3（g）＋3H2O（g）。已知在压强为a

MPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率如图：

4.

考虑副反应的干扰或影响（1）试题往往会有一定的信息提示，尤其温度的改变影响较大。

关键能力

1.

（2025·湖南株洲模拟）向2

L的密闭容器中加入1

mol

H2和1

mol

CO2，发生如下两个反应：

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≈0.173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（

）√

2.

二氧化碳催化加氢制甲醇，能助力“碳达峰”，涉及反应有：

在体积可变的容器中，充入1

mol

CO2和3.2

mol

H2发生上述反应，平衡时

CO和CH3OH在含碳产物中的物质的量分数及CO2转化率随温度的变化如图

所示。下列说法正确的是（

）A.

曲线a代表的物质是COB.

反应②的平衡常数：K（X）＜K（Y）C.250

℃之前以反应①为主，250

℃之后以反应②为主D.250

℃下发生上述反应，平衡时CO的物质的量为0.1

mol√解析：

反应①为吸热反应，反应②为放热反应，平衡后升高温度，

CH3OH的物质的量减少，CO的物质的量增加，且平衡时CO和CH3OH在含

碳产物中的物质的量分数之和等于1，a曲线代表CH3OH，b曲线代表CO，

q曲线代表CO2的转化率随温度的变化，A错误；反应②为放热反应，升高

温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，B错误；250

℃之前以反应②为主，

升高温度，反应②逆向移动，CO2的转化率降低，250

℃之后以反应①为

主，升高温度，反应①正向移动，CO2的转化率增大，C错误；250

℃时，

二氧化碳的转化率为20％，CO和CH3OH的物质的量分数相等，则n

（CO）＝n（CH3OH）＝1

mol×20％×50％＝0.1

mol，D正确。

复杂（竞争、连续）反应图像的解题流程（1）复杂（竞争、连续）反应图像的解题流程第一步审反应方

程式①找准竞争（或连续）反应在反应特点方面的异同②分清主、副反应第二步提取研究

状态（平衡、

非平衡）①非平衡状态量，其变化与反应速率有关②平衡状态量，则与平衡移动有关第三步析图依据图中横坐标、纵坐标的内容，找出图中曲线中

的“点”“线”的含义和变化趋势，并用平衡移动

原理解答具体问题（2）有关多重平衡及选择性的问题在多重平衡中，几个可逆反应是相互影响的。①如果主反应的生成物又与主反应的某一反应物发生另一个可逆反应，那

么该反应物的平衡转化率就会增大。②在一定温度下，特定起始浓度的混合体系，其多重平衡选择性为定值，

催化剂不能提高某一物质的平衡转化率。③如果在同一条件下，两种物质同时可以发生几个可逆反应，那么催化剂

的选用就可以使其中某一反应的选择性提高。④多重平衡体系中，随着温度的升高，如果两种物质的选择性之和等于

100％，那么二者的选择性变化曲线呈镜像对称。真题演练1.

（2025·江苏高考13题）甘油（C3H8O3）水蒸气重整获得H2过程中的主

要反应：

1.0×105

Pa条件下，1

mol

C3H8O3和9

mol

H2O发生上述反应达平衡状态时，体系中CO、H2、CO2和CH4的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法正确的是（

）A.550

℃时，H2O的平衡转化率为20％B.550

℃反应达平衡状态时，n（CO2）∶n（CO）＝11∶25C.

其他条件不变，在400～550

℃范围，平衡时H2O的物质的量随温度升

高而增大D.

其他条件不变，加压有利于增大平衡时H2的物质的量√解析：

反应Ⅰ是吸热反应，反应Ⅱ和Ⅲ

是放热反应，升高温度，反应Ⅰ的平衡正向

移动，反应Ⅱ和Ⅲ的平衡逆向移动，CH4的

物质的量降低，CO和H2的物质的量升

高，由C原子守恒知，550

℃时n（CO）

＜（3－2.2）

mol，故曲线①为H2，②为CH4，③为CO。平衡体系中的含H物质有C3H8O3、H2、H2O、CH4，含C物质有C3H8O3、CH4、CO、CO2，根据C元素守恒有：1

mol×3＝3n（C3H8O3）＋n（CH4）＋n（CO）＋n（CO2），根据H元素守恒有：1

mol×8＋9

mol×2＝8n（C3H8O3）＋4n（CH4）＋2n（H2）＋2n（H2O），两式联立，结合上述分析和图中数据

2.

（2025·河南高考17题节选）CaCO3的热分解与NixPy催化的CH4重整结

合，可生产高纯度合成气（H2＋CO），实现碳资源的二次利用。主要反应

如下：

ΔH2＝＋247

kJ·mol－1

（1）在温度分别为T1、T2和T3下，CH4的平衡转化率与压强的关系如图所

示，反应温度最高的是

（填“T1”“T2”或“T3”），原因是

⁠

⁠。解析：

反应Ⅱ是吸热反应，其他条件

一定时，温度升高，平衡正向移动，CH4

平衡转化率增大，由图可知，相同压强

下，T1对应的CH4平衡转化率最高，故T1

温度最高。T1

反

应Ⅱ是吸热反应，压强一定时，温度越高，CH4平衡转化率越大（2）一定温度、100

kPa下，向体系中加入1.0

mol

CaCO3和1.0

mol

CH4，

假设此条件下其他副反应可忽略，恒压反应至平衡时，体系中CaCO3转化

率为80％，CH4转化率为60％，CO物质的量为1.3

mol，反应Ⅲ的平衡常

数Kp＝

（保留小数点后一位），此时原位CO2利用率为

⁠。

1.2

70％

3.

（2025·云南高考17题节选）我国科学家研发出一种乙醇（沸点78.5

℃）绿色制氢新途径，并实现高附加值乙酸（沸点118

℃）的生产，主要

反应为：

（1）由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为270

℃，原因为

⁠

⁠。解析：

由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为270

℃，原因为乙酸选择性

最大且反应速率较快。乙酸选择性最大

且反应速率较快（2）由图中信息可知，乙酸可能是

（填“产物1”“产物2”或

“产物3”）。解析：

由图2可知关键步骤中生成产物1的最大能垒为0.58

eV，生成产物2的最大能垒为0.66

eV，生成产物3的最大能垒为0.81

eV，图1中乙酸的选择性最大，说明相同条件下生成乙酸的反应速率最大，则乙酸可能是产物1。产物1

36∶5

课时跟踪检测

A.b点时Y的瞬时反应速率为0.008

mol·L－1·min－1B.

加入合适的催化剂，能提高X的平衡转化率C.

减小Y的浓度，上述平衡向正反应方向移动，平衡常数增大D.

在该温度下，Y溶液含有少量X，反应足够长时间后n（X）＝n（Y）12345678√

12345678

A.

上述反应的ΔH＜0B.N点时的反应速率一定比M点的快C.

降低温度，H2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12345678解析：

根据题图，随着温度的升高，H2的平衡转化率降低，说明平衡

向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即ΔH＜0，A项正确；N点压

强大于M点，M点温度高于N点，因此不能确定两点反应速率的快慢，B项

错误；此反应是可逆反应，反应不能进行完全，C项错误；采用更高的压

强对设备的要求更高，增加生产成本，D项错误。12345678

A.

ΔH＞0B.

曲线M表示恒温容器C.Q点的正反应速率大于P点的正反应速率D.0～100

s内，曲线N表示的容器内v（CO）＝4×10－4mol·L－1·s－1√12345678

123456784.

（2026·湖南师大附中检测）逆水煤气变换体系中存在以下两个反应：

A.

ΔH1＞0，ΔH2＜0C.M点反应Ⅰ的平衡常数K＝1D.N点H2O的压强是CH4的2倍√12345678

12345678

12345678

A.a点：v正＝v逆B.

平衡常数：K（d）＝K（b）C.

m＋n＜pD.

压强为p

kPa时，c点正反应速率大于逆反应速率√12345678解析：

根据图像中反应相同时间时，A的转化率随压强变化，可知转化

率最高点左侧的未达平衡，转化率增大原因是，压强增大，速率增大，相

同时间内A的转化量增多；最高点及右侧达到平衡，转化率下降原因是，

压强增大，平衡逆向移动，说明m＋n＜p，C正确；a点未达平衡，反应

正向进行，v正＞v逆，A错误；平衡常数只与温度有关，恒温条件，K

（d）＝K（b），B正确；压强为p

kPa时，c点转化率低于平衡转化率，反

应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，D正确。12345678

A.Ⅱ曲线代表W的浓度与时间的变化关系B.

反应①加入合适的催化剂可以改变单位时间内T的转化率C.

反应②达到M点时，正反应速率小于逆反应速率D.0～6

min内W的平均化学反应速率为0.071

mol·L－1·min－1√12345678

123456787.

（2026·四川绵阳质检）二甲醚和水蒸气制氢气可作为燃料电池的氢能

源，发生的主要反应如下：

12345678A.

曲线b表示CO2实际选择性随温度的变化B.

适当增加H2O的物质的量，可提高H2的产率C.200

℃时，反应Ⅱ的速率大于反应Ⅲ的速率D.

一定温度下，若增大压强，反应Ⅲ平衡不移动，CO

的平衡产量不变√12345678解析：

根据题意，CO2的实际选择性与CO2平衡选择性随温度的变化趋

势应该相同，所以曲线b为CO2实际选择性，则曲线a为二甲醚的实际转化

率，A正确；适当增加水蒸气的物质的量，水蒸气的浓度增大，反应Ⅱ的平

衡向正反应方向移动、反应Ⅲ的平衡向逆反应方向移动，有利于提高氢气

的产率，B正确