第2课时 化学反应速率与化学平衡综合图像
[核心素养发展目标] 1.了解几种常考特殊图像。2.能提取有效信息综合分析多曲线图像，正确解答相关问题。
一、几种特殊曲线分析
类型一 抛物线型曲线分析
例1 对于反应aA(g)＋bB(g)??cC(g)＋dD(g) ΔH＝Q的变化曲线如下图：
(1)M点之前，温度低反应速率小，测定时反应为________状态，v正________v逆。
(2)M点为________，M点后为平衡移动受温度影响的情况。升高温度，平衡向________________移动，Q________0。
(3)由图2可得出a＋b________c＋d。
例2 向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下反应SO2(g)＋NO2(g)??SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如图所示：
(1)反应过程中压强________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)反应物浓度：a点________b点(填“>”“<”或“＝”，下同)。
(3)该反应的焓变ΔH________0。
(4)c点是否是平衡状态：________(填“是”或“否”)。
例3 一定温度下，发生反应：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH<0，改变反应物的投料比，NH3的平衡体积分数随的变化曲线如图所示：
(1)a＝________。
(2)A、B、C三点H2的平衡转化率由大到小的顺序：_______________________________，
三点的平衡常数大小关系：________。
类型二 曲线及曲线外标记特殊点图像
例4 对于化学反应mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)(如图)，分析E、F点反应进行的方向。
(1)L线上所有的点都是平衡点，L线上方(E点)，A%大于平衡体系的A%，则E点Q________K，反应________进行，v正______v逆。
(2)同理分析，F点Q________K，反应________进行，v正________v逆。
1．已知A(g)＋B(g)??2C(g)，反应过程中C的百分含量与温度的关系如图所示，下列说法正确的是( )
A．正反应速率：v(c)>v(d)>v(b)
B．化学平衡常数：K(d)>K(c)
C．c点向d点变化时，v正D．d点状态加入合适的催化剂可使C%增大
2.如图是在其他条件一定时，反应：2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)中NO的最大转化率与温度(T)的关系曲线。图中坐标有A、B、C、D、E 5点。
(1)其中表示已达平衡状态，v正＝v逆的点是________。
(2)其中表示未达平衡状态，v正>v逆的点是________。
(3)其中表示未达平衡状态，v正(4)该反应的ΔH________0。
二、多曲线复杂图像的分析
类型一 与平衡移动有关的多曲线图像分析
例1 150 ℃时，发生的反应为CS2(g)＋2H2O(g)??CO2(g)＋2H2S(g) ΔH＝－46 kJ·mol－1。在恒温恒容条件下发生上述反应，测得H2O的平衡转化率[α(H2O)]与温度、投料比[A＝]的关系如图所示。
X代表________，A1________(填“>”“<”或“＝”)A2，判断依据是_____________________
_______________________________________________________________________________。
例2 2HI(g)?? H2(g)＋I2(g) ΔH＞0，v正～x(HI)和v逆～x(H2)的关系可用如图表示。
当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为________(填字母)。
类型二 根据图像判断催化效率或反应的选择性
例3 采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。
主反应：2CO(g)＋4H2(g)??CH3OCH3(g)＋H2O(g)
副反应：CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)、CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。则催化剂中约为______时最有利于二甲醚的合成。
例4 丙烷催化直接脱氢反应：
主反应：C3H8(g)??C3H6(g)＋H2(g) ΔH1＝＋124.3 kJ·mol－1 (ⅰ)
副反应：C3H8(g)??C2H4(g)＋ CH4(g) ΔH2(ⅱ)
(1)反应 ⅰ的平衡常数、产物丙烯选择性、副产物乙烯选择性与温度的关系如图所示，分析工业生产中采用的温度为650 ℃左右的原因是_______________________________________。
(2)温度为 670 ℃时，若在 1 L 的容器中投入8 mol C3H8，充分反应后，平衡混合气体中有 2 mol CH4和一定量C3H8、C3H6、H2、C2H4，计算该条件下C3H6 的选择性为____%(C3H6的选择性＝×100%)。
分析复杂图像要做到四看
一看横纵坐标、二看是否平衡态、三看曲线走势关键点、四看方程式的特点(系数、热效应)。
1．在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是( )
A．反应2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)的ΔH>0
B．图中X点所示条件下，延长反应时间不能提高NO的转化率
C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO的转化率
D．380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，NO的平衡转化率为50%，则平衡常数K>2 000 mol－1·L
2．已知：无CO时反应2NO(g) N2(g)＋O2(g)，有CO时反应2CO(g)＋2NO(g)??2CO2(g)＋N2(g)。某研究小组以AgZSM为催化剂，在容积为1 L的容器中，相同时间下测得0.1 mol NO转化为N2的转化率随温度变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A．反应2NO(g) N2(g)＋O2(g)的ΔH<0
B．X点可以通过更换高效催化剂提高NO的反应速率
C．Y点再通入CO、N2各0.01 mol，此时v正(CO)D．达平衡后，其他条件不变，改变物料使>1，CO转化率下降
3．将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为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：
此反应________(填“放热”或“吸热”)；若温度不变，提高投料比[]，则K将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
第2课时 化学反应速率与化学平衡综合图像
一、
例1 (1)非平衡 ＞ (2)平衡点 逆反应方向 < (3)<
例2 (1)增大 (2)> (3)< (4)否
例3 (1)3∶1 (2)αA(H2)>αB(H2)>αC(H2) 相等
例4 (1)< 正向 > (2)> 逆向 <
应用体验
1．C [温度越高，反应速率越大，则正反应速率：v(d)>v(c)>v(b)，A错误；正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，K减小，则化学平衡常数：K(d)2．(1)BD (2)C (3)AE (4)<
二、
例1 温度 > 温度相同时，增大CS2(g)的投料，平衡正向移动，H2O(g)的平衡转化率升高
例2 AE
例3 2.0
例4 (1)丙烯选择性高，反应速率快，平衡常数大 (2)50
应用体验
1．D 2.C
3．放热 不变(共75张PPT)
第2章 章末提升课
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第2课时
化学反应速率与化学平衡综合图像
核心素养
发展目标
1.了解几种常考特殊图像。
2.能提取有效信息综合分析多曲线图像，正确解答相关问题。
内容索引
课时对点练
一、几种特殊曲线分析
二、多曲线复杂图像的分析
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<
一
几种特殊曲线分析
类型一 抛物线型曲线分析
例1 对于反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g) ΔH＝Q的变化曲线如下图：
(1)M点之前，温度低反应速率小，
测定时反应为 状态，v正
v逆。
(2)M点为 ，M点后为平衡
移动受温度影响的情况。升高温度，平衡向 移动，Q 0。
(3)由图2可得出a＋b c＋d。
一
几种特殊曲线分析
非平衡
＞
平衡点
逆反应方向
<
<
例2 向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下反应SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随
时间变化的示意图如图所示：
(1)反应过程中压强 (填“增大”“减小”或
“不变”)。
(2)反应物浓度：a点 b点(填“>”“<”或“＝”，下同)。
(3)该反应的焓变ΔH 0。
(4)c点是否是平衡状态： (填“是”或“否”)。
增大
>
<
否
例3 一定温度下，发生反应：N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0，改变反应物的投料比，NH3的平
衡体积分数随 的变化曲线如图所示：
(1)a＝ 。
(2)A、B、C三点H2的平衡转化率由大到小的顺序： ，三点的平衡常数大小关系： 。
3∶1
αA(H2)>αB(H2)>αC(H2)
相等
类型二 曲线及曲线外标记特殊点图像
例4 对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)(如图)，分析E、F点反应进行的方向。
(1)L线上所有的点都是平衡点，L线上方(E点)，A%大于
平衡体系的A%，则E点Q K，反应 进行，v正 v逆。
(2)同理分析，F点Q K，反应 进行，v正 v逆。
<
正向
>
>
逆向
<
1.已知A(g)＋B(g) 2C(g)，反应过程中C的百分含量与温度的关系如图所示，下列说法正确的是
A.正反应速率：v(c)>v(d)>v(b)
B.化学平衡常数：K(d)>K(c)
C.c点向d点变化时，v正D.d点状态加入合适的催化剂可使C%增大
√
温度越高，反应速率越大，则正反应速率：
v(d)>v(c)>v(b)，A错误；
正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，
K减小，则化学平衡常数：K(d)由c点向d点变化时，平衡逆向移动，可知v正d点时加入催化剂不会使平衡移动，C%不变，D错误。
2.如图是在其他条件一定时，反应：2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)中NO的最大转化率与温度(T)的关系曲线。图中坐标有A、B、C、D、E 5点。
(1)其中表示已达平衡状态，v正＝v逆的点是 。
(2)其中表示未达平衡状态，v正>v逆的点是 。
(3)其中表示未达平衡状态，v正(4)该反应的ΔH 0。
返回
BD
C
AE
<
多曲线复杂图像的分析
>
<
二
类型一 与平衡移动有关的多曲线图像分析
例1 150 ℃时，发生的反应为CS2(g)＋2H2O(g)
CO2(g)＋2H2S(g) ΔH＝－46 kJ·mol－1。在
恒温恒容条件下发生上述反应，测得H2O的平衡
转化率[α(H2O)]与温度、投料比[A＝ ]的关系如图所示。
X代表______，A1____(填“>”“<”或“＝”)A2，判断依据是_________
__________________________________________________________。
二
多曲线复杂图像的分析
温度
>
温度相同
时，增大CS2(g)的投料，平衡正向移动，H2O(g)的平衡转化率升高
例2 2HI(g) H2(g)＋I2(g) ΔH＞0，v正～x(HI)和v逆～x(H2)的关系可用如图表示。
当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为____(填字母)。
AE
当v正＝v逆时为平衡状态，升高温度正、逆反应速率均增大，对应两点的纵坐标在1.6上面，升高温度，平衡向正反应方向移动，x(HI)减小(A点符合)，x(H2)增大(E点符合)。
类型二 根据图像判断催化效率或反应的选择性
例3 采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn
的合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。
主反应：2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)
副反应：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)、CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。则催
化剂中 约为____时最有利于二甲醚的合成。
2.0
例4 丙烷催化直接脱氢反应：
主反应：C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g)
ΔH1＝＋124.3 kJ·mol－1 (ⅰ)
副反应：C3H8(g) C2H4(g)＋ CH4(g)
ΔH2(ⅱ)
(1)反应ⅰ的平衡常数、产物丙烯选择性、副产物乙烯选择性与温度的关系如图所示，分析工业生产中采用的温度为650 ℃左右的原因是_______
_______________________________。
择性高，反应速率快，平衡常数大
丙烯选
(2)温度为 670 ℃时，若在 1 L 的容器中投入8 mol C3H8，充分反应后，平衡混合气体中有 2 mol CH4和一定量C3H8、C3H6、H2、C2H4，计算该条件下C3H6的选择性为_________%(C3H6的选择性
＝ ×100%)。
50
平衡混合气体中有 2 mol CH4，则根据反应ⅱ可知平衡时该反应消耗的n1(C3H8)＝2 mol；设平衡时C3H6的物质的量为x mol，根据反应ⅰ可知平衡时n(H2)＝x mol，反应ⅰ消耗的n2(C3H8)
＝x mol，则平衡时容器中n(C3H8)＝(8－2－x)mol＝(6－x)mol，
归纳总结
分析复杂图像要做到四看
一看横纵坐标、二看是否平衡态、三看曲线走势关键点、四看方程式的特点(系数、热效应)。
1.在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是
A.反应2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的ΔH>0
B.图中X点所示条件下，延长反应时间不能提高NO
的转化率
C.图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO的转化率
D.380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，NO的平衡转化率为50%，则平
衡常数K>2 000 mol－1·L
√
由虚线可知，随温度升高，NO的平衡转化率逐
渐降低，说明平衡逆向移动，则NO与O2反应生
成NO2的反应为放热反应，ΔH<0，A项错误；
由图像知，相同条件下NO的平衡转化率高于X
点对应的值，X点未达到平衡，延长时间反应继续向右进行，NO的转化率增大，B项错误；
Y点为平衡点，增大O2的浓度，平衡正向移动，可以提高NO的转化率，C项错误；
设NO的起始浓度为a mol·L－1，NO的转化率为50%，则平衡时NO、O2和NO2的浓度分别为0.5a mol·L－1、(5.0×10－4－0.25a) mol·L－1、0.5a mol·L－1，
2.已知：无CO时反应2NO(g) N2(g)＋O2(g)，有CO时反应2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)。某研究小组以
AgZSM为催化剂，在容积为1 L的容器中，
相同时间下测得0.1 mol NO转化为N2的转化
率随温度变化如图所示。下列说法不正确
的是
A.反应2NO(g) N2(g)＋O2(g)的ΔH<0
B.X点可以通过更换高效催化剂提高NO
的反应速率
C.Y点再通入CO、N2各0.01 mol，此时
v正(CO)√
由图可知，升高温度NO的转化率减小，则升高温度平衡逆向移动，2NO(g) N2(g)＋O2(g)的ΔH<0，A正确；
催化剂具有选择性，X点可以通过更换高效催化剂提高NO的反应速率，B正确；
2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)
起始/(mol·L－1) 0.1 0.1 0 0
转化/(mol·L－1) 0.08 0.08 0.08 0.04
平衡/(mol·L－1) 0.02 0.02 0.08 0.04
L≈888.9 mol－1·Lv正(CO)>v逆(CO)，C错误；
2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)中增大CO的量，可促进NO的转化，而CO的转化率下降，D正确。
3.将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应
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：
此反应_________(填“放热”或“吸热”)；若温度不变，提高投料比
[ ]，则K将______(填“增大”“减小”或“不变”)。
放热
不变
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。平衡常数只与温度有关，不随投料比的变化而变化。
返回
课时对点练
1.在一定温度下，发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＜0。改变起始时n(SO2)对反应的影响如图所示。下列说法正确的是
A.SO2的起始量越大，混合气体中SO3的体
积分数越大
B.a、b、c三点中，a点时SO2的转化率最高
C.a、b、c三点的平衡常数：Kb＞Kc＞Ka
D.b、c点均为化学平衡点，a点未达到平衡且反应正向进行
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
由题图可知，O2的量一定，SO2的量越少，其转化率越高，故a点时SO2的转化率最高，B正确。
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2.反应aM(g)＋bN(g) cP(g)＋dQ(g)达到平衡时，M的体积分数φ(M)与反应条件的关系如图所示。其中z表示反应开始时N的物质的量与M的物质的量之比。下列说法正确的是
A.同温同压同z时，加入催化剂，
平衡时Q的体积分数增大
B.同压同z时，升高温度，平衡
时Q的体积分数增大
C.同温同z时，增大压强，平衡时Q的体积分数增大
D.同温同压时，增大z，平衡时Q的体积分数增大
√
催化剂同等程度地影响正、逆反
应速率，对平衡移动无影响，故
同温同压同z时，加入催化剂，平
衡时Q的体积分数不变，A项错误；
同压同z时，温度升高，M的体积
分数减小，说明正反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，则平衡时Q的体积分数增大，B项正确；
1
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11
同温同z时，增大压强，M的体积
分数增大，说明平衡向逆反应方
向移动，a＋b分数减小，C项错误；
由图像可知，z值越大，M的体积
分数越小，越有利于M的转化率的提高，但Q的体积分数不一定增大，若加入N的物质的量较多，虽然有利于平衡右移，但Q的体积分数依然减小，D项错误。
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3.某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对反应A2(g)＋3B2(g) 2AB3(g)化学平衡状态的影响，得到如图所示的变化规律(图中T表示温度，n表示物质的量)，根据图像得出的下列结论不正确的是
A.反应速率：c>b>a
B.达到平衡时A2的转化率：b>a>c
C.若T2>T1，则正反应一定是吸热反应
D.达到平衡时，AB3的物质的量：c>b>a
√
根据图像可知，a、b、c点B2的起始物质的量依次增
大，即反应物的浓度依次增大，反应速率依次增大，
故A正确；
根据图像可知，a、b、c点B2的起始物质的量依次增
大，对于可逆反应来说，增大一种反应物的物质的量浓度，有利于平衡向正反应方向移动，则另一种反应物的转化率增大，达到平衡时A2的转化率大小顺序为c>b>a，反应产物的物质的量增多，所以达到平衡时，AB3的物质的量大小顺序为c>b>a，故B错误、D正确；
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若T2>T1，由图像可知，温度升高，反应产物的物质的量增大，说明升高温度平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，故C正确。
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4.将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于密闭容器中，发生反应：NH2COONH4(s)
2NH3(g)＋CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数值(－lg K)随温度(T)的变化如图所示，下列说法不正确的是
A.该反应的ΔH>0
B.A点对应状态的平衡常数K(A)＝10－2.294 mol3·L－3
C.NH3的体积分数不变时，该反应一定达到平衡状态
D.30 ℃时，B点对应状态的v正＜v逆
√
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－lg K越大，化学平衡常数K越小，由题图可知，
随着温度的升高，化学平衡常数K增大，则升高
温度平衡正向移动，正反应为吸热反应，ΔH＞0，
故A正确；
A点对应的－lg K＝2.294，则平衡常数K(A)＝10－2.294 mol3·L－3，故B正确；
反应体系中气体只有NH3和CO2，反应得到NH3和CO2的物质的量之比为2∶1，所以NH3的体积分数始终不变，故C错误；
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30 ℃时，B点浓度商Q大于平衡常数K，反应向逆反应方向进行，则B点对应状态的v正＜v逆，故D正确。
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5.在一个绝热的恒容密闭容器中通入CO(g)和H2O(g)，一定条件下使反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)达到平衡状态，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的结论正确的有
①反应物浓度：A点小于C点
②反应物的总能量高于反应产物的总能量
③反应过程中压强始终不变
④Δt1＝Δt2时，H2的产率：AB段小于BC段
⑤C点时反应进行的程度最大
A.1项 B.2项 C.3项 D.4项
√
A点到C点正反应速率增大，反应物浓度随时间不断
减小，所以反应物浓度：A点大于C点，故①错误；
A点到C点正反应速率增大，之后正反应速率减小，
说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大
于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，反应物的总能量高于反应产物的总能量，故②正确；
该反应为反应前后气体体积不变的反应，该容器为绝热恒容密闭容器，温度升高，压强增大，故③错误；
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随着反应的进行，正反应速率增大，氢气的产率逐
渐增大，Δt1＝Δt2时，H2的产率：AB段小于BC段，
故④正确；
化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其
实质是正反应速率等于逆反应速率，C点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达平衡，故⑤错误。
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6.(2023·青岛高二期中)合成氨技术一直是科学家研究的重要课题。将0.1 mol N2和0.3 mol H2充入密闭容器中反应，平衡后混合物中NH3的物质的量分数[φ(NH3)]随温度、压强的变化如图所示。下列说法正确的是
A.压强大小关系为p1＜p2＜p3
B.达平衡时a点氮气的分压p平(N2)＝0.1p2
C.a点的平衡常数K＝ mol－2·L2
D.a、b、c三点平衡常数大小关系为Ka＜Kb＜Kc
√
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)为气体分子数减小的反应，其他条件相同时，增大压强平衡正向移动，φ(NH3)增大，故压强大小关系为p1＞p2＞p3，A错误；
达平衡时a点NH3的物质的量分数为0.6，设此时N2转化了a mol，根据三段式法有：
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
起始/mol 0.1 0.3 0
转化/mol a 3a 2a
平衡/mol 0.1－a 0.3－3a 2a
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容器体积未知，且该反应为反应前后气体分子数
不等的反应，根据所给条件无法计算K，C错误；
由题图可知，同一压强下，升高温度φ(NH3)减小，
平衡逆向移动，平衡常数减小，温度：a点＜b点＜c点，故Ka＞Kb＞Kc，D错误。
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7.一定量的CO2与足量的碳在容积可变的恒压密闭容器中发生反应：C(s)＋CO2(g) 2CO(g)。平衡时，
体系中气体体积分数与温度的
关系如图所示：
已知：气体分压(p分)＝气体总压
(p总)×体积分数。下列说法正确
的是
A.925 ℃时，用平衡分压代替平
衡浓度表示的化学平衡常数Kp
＝24.0p总
B.550 ℃时，若充入惰性气体，
v正、v逆均减小，平衡逆向
移动
C.T ℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动
D.650 ℃时，反应达到平衡后CO2的转化率为25.0%
√
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由题图可知925 ℃时，平衡
时，CO的体积分数为96%，
则CO2的体积分数为4%，所
以p平(CO)＝0.96p总，p平(CO2)
＝0.04p总，所以Kp＝
＝23.04p总，故A错误；
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在容积可变的恒压密闭容器中
发生反应，550 ℃时若充入惰
性气体，相当于减小压强，则
v正、v逆均减小，该反应正反应
是气体分子数增大的反应，则
平衡正向移动，故B错误；
由图可知，T ℃时，反应达到平衡后CO和CO2的体积分数都为50%，所以充入等体积的CO2和CO后依然是平衡状态，平衡不移动，故C错误；
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由图可知，650 ℃时，反应
达到平衡后CO的体积分数为
40.0%，设开始加入的二氧化
碳的物质的量为1 mol，转化
了x mol，则剩余(1－x) mol
CO2，生成2x mol CO，所以有 ×100%＝40.0%，解得x＝0.25，所以CO2的转化率为25.0%，故D正确。
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8.一定条件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g) CH2==CH2(g)＋4H2O(g)；已知温度对CO2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.生成乙烯的速率：v(M)一定小于v(N)
B.化学平衡常数：KN>KM
C.当温度高于250 ℃时，升高温度，平
衡向逆反应方向移动，从而使催化剂的催化效率降低
D.若投料比n(H2)∶n(CO2)＝3∶1，则图中M点时，乙烯的体积分数约为7.7%
√
M点的温度低于N点的温度，但M点催化剂
的催化效率高于N点，所以生成乙烯的速率：
v(M)不一定小于v(N)，A错误；
由题图可知，升高温度，CO2的平衡转化率
降低，说明升温平衡逆向移动，正反应为放
热反应，温度升高，化学平衡常数减小，N点温度高于M点温度，则化学平衡常数：KN催化剂的催化效率与平衡移动方向无关，C错误；
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题图中M点时，CO2的平衡转化率是50%，
若投料比n(H2)∶n(CO2)＝3∶1，设起始
CO2的物质的量为a mol，列三段式：
6H2(g)＋2CO2(g) CH2==CH2(g)＋4H2O(g)
起始/mol 3a a 0 0
转化/mol 1.5a 0.5a 0.25a a
平衡/mol 1.5a 0.5a 0.25a a
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9.在一个体积为2 L的密闭容器中，高温下发生反应：
Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g)。其中CO2、CO的
物质的量(mol)随时间(min)的变化关系如图所示：
(1)反应在1 min时第一次达到平衡状态，固体的质量
增加了3.2 g。用CO2的浓度变化表示的反应速率v(CO2)
＝_________________。
(2)反应进行至2 min时，若只改变温度，曲线发生的变化如图所示，3 min时再次达到平衡，则ΔH___(填“>”“<”或“＝”)0。
0.1 mol·L－1·min－1
>
(3)5 min时再充入一定量的CO(g)，平衡发生移动。
下列说法正确的是___(填字母)。
a.v正先增大后减小 b.v正先减小后增大
c.v逆先增大后减小 d.v逆先减小后增大
表示n(CO2)变化的曲线是___(填写图中曲线的字母
编号)。
(4)请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态：_________________________________________________________。
c
b
Fe(或FeO)的质量(或物质的量)保持不变(或固体总质量保持不变)
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10.(2024·河南1月适应性测试)二氧化碳-甲烷重整反应制备合成气(H2＋CO)是一种生产高附加值化学品的低碳过程。该过程存在如下化学反应：
①CH4(g)＋CO2(g) 2H2(g)＋2CO(g) ΔH1
②CO2(g)＋2H2(g) C(s)＋2H2O(g) ΔH2＝－90.2 kJ·mol－1
③CH4(g) C(s)＋2H2(g) ΔH3＝＋74.9 kJ·mol－1
④CO(g)＋H2(g) H2O(g)＋C(s) ΔH4＝－131.3 kJ·mol－1
(1)ΔH1＝ ______________，反应①____正向自发进行(填字母)。
A.低温下能 B.高温下能 C.任何温度下都能 D.任何温度下都不能
＋247.3 kJ·mol－1
B
(2)反应体系总压强分别为5.00 MPa、1.00 MPa和0.50 MPa时，CH4平衡转化率随反应温度变化如图1所示，则代表反应体系总压强为5.00 MPa的曲线是____(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)，判断依据是_________________________________
_______________。
图1
Ⅲ
恒温减压时平衡①、③右移，甲烷平衡转化率增大
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(3)当反应体系总压强为0.1 MPa时，平衡时部分
组分的物质的量随反应温度变化如图2所示。随
反应温度的升高，CO2的物质的量先增加后减少，
主要原因是_______________________________
_________________________________________
___________________________________。
图2
低于500 ℃，温度对反应②影响更大，所以n(CO2)增大，高于500 ℃时，温度对反应①、③影响更大，所以n(CO2)减小
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11.氮的氧化物是造成大气污染的主要物质，研究氮氧化物间的相互转化及脱除有重要意义。
Ⅰ.氮氧化物间的相互转化
(1)已知2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)的反应历程分两步：
第一步：2NO(g) N2O2(g)(快速平衡)
第二步：N2O2(g)＋O2(g) 2NO2(g)(慢反应)
①用O2表示的速率方程为v(O2)＝k1c2(NO)·c(O2)；用NO2表示的速率方程
为v(NO2)＝k2c2(NO)·c(O2)，k1与k2均表示速率常数，则 ＝___。
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②下列关于反应2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)的说法正确的是___(填字母)。
A.压强增大，反应速率常数一定增大
B.第一步反应的活化能小于第二步反应的活化能
C.反应的总活化能等于第一步和第二步反应的活化能之和
B
反应速率常数与压强无关，A错误；
第一步反应是快反应，第二步反应为慢反应，所以第一步反应的活化能小于第二步反应的活化能，B正确。
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(2)2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0，用分压表示的平衡常
数Kp与 (T为温度)的关系如图1。
①能正确表示lg Kp与 关系的曲线是__(填“a”或“b”)。
a
根据反应2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0可知，该反应的正反应为放热反
应，升高温度， 减小，平衡逆向移动，Kp减小，所以表示lg Kp与 关
系的曲线是a。
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②298 K时，在体积固定的密闭容器中充入一定量的NO2，平衡时NO2的分压为100 kPa。已知Kp＝2.7×10－3 kPa－1(用平衡分压代替平衡浓度计算)，则NO2的转化率为______(结果保留整数)。
35%
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假设起始NO2的物质的量为1 mol，转化率为x，列出三段式：
2NO2(g) N2O4(g)
n(起始)/mol 1 0
n(转化)/mol x 0.5x
n(平衡)/mol 1－x 0.5x
同温同体积下，气体的压强之比等于其物质的量之比，则p(NO2)∶
p(N2O4)＝(1－x)∶0.5x＝100∶p(N2O4)，
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＝2.7×10－3 kPa－1，解得x≈0.35，所以NO2的平衡转化率为35%。
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Ⅱ.烟气中氮氧化物的脱除
(3)以NH3为还原剂在脱硝装置中消除烟气中的氮氧化物。
主反应：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)===4N2(g)＋6H2O(g) ΔH1
副反应：4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g) ΔH2＝－1 267.1 kJ·mol－1；
4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g) ΔH3＝－907.3 kJ·mol－1
①ΔH1＝__________________。
－1 626.9 kJ·mol－1
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从上到下给反应分别编号为ⅰ、ⅱ、ⅲ，根据盖斯定律，将反应ⅱ×2－ⅲ可得4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)===4N2(g)＋6H2O(g)，则ΔH1＝2ΔH2－ΔH3＝2×(－1 267.1 kJ·mol－1)－(－907.3 kJ·mol－1)＝－1 626.9 kJ·
mol－1。
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②将烟气按一定的流速通过脱硝装置，测得出口的NO的浓度与温度的关系如图2，试分析脱硝的适宜温度是__(填字母)。
a.<850 ℃
b.900～1 000 ℃
c.>1 050 ℃
温度超过1 000 ℃，NO浓度升高的原因是_____
_________________________________________________________________________________________________________________________。
b
温度
过高，NH3容易与氧气发生反应产生NO，使NO浓度升高(或反应温度过高，副反应发生程度变大，产生更多的NO，其他答案合理也可)
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根据图2可知，在温度为900～1 000 ℃时，出口的氮氧化物的残留浓度小，故选b。
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11作业25 化学反应速率与化学平衡综合图像
(分值：100分)
(选择题1～8题，每小题8分，共64分)
1.在一定温度下，发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＜0。改变起始时n(SO2)对反应的影响如图所示。下列说法正确的是( )
A．SO2的起始量越大，混合气体中SO3的体积分数越大
B．a、b、c三点中，a点时SO2的转化率最高
C．a、b、c三点的平衡常数：Kb＞Kc＞Ka
D．b、c点均为化学平衡点，a点未达到平衡且反应正向进行
2．反应aM(g)＋bN(g) cP(g)＋dQ(g)达到平衡时，M的体积分数φ(M)与反应条件的关系如图所示。其中z表示反应开始时N的物质的量与M的物质的量之比。下列说法正确的是( )
A．同温同压同z时，加入催化剂，平衡时Q的体积分数增大
B．同压同z时，升高温度，平衡时Q的体积分数增大
C．同温同z时，增大压强，平衡时Q的体积分数增大
D．同温同压时，增大z，平衡时Q的体积分数增大
3．某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对反应A2(g)＋3B2(g) 2AB3(g)化学平衡状态的影响，得到如图所示的变化规律(图中T表示温度，n表示物质的量)，根据图像得出的下列结论不正确的是( )
A．反应速率：c>b>a
B．达到平衡时A2的转化率：b>a>c
C．若T2>T1，则正反应一定是吸热反应
D．达到平衡时，AB3的物质的量：c>b>a
4.将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于密闭容器中，发生反应：NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数值(－lg K)随温度(T)的变化如图所示，下列说法不正确的是( )
A．该反应的ΔH>0
B．A点对应状态的平衡常数K(A)＝10－2.294 mol3·L－3
C．NH3的体积分数不变时，该反应一定达到平衡状态
D．30 ℃时，B点对应状态的v正＜v逆
5.在一个绝热的恒容密闭容器中通入CO(g)和H2O(g)，一定条件下使反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)达到平衡状态，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的结论正确的有( )
①反应物浓度：A点小于C点
②反应物的总能量高于反应产物的总能量
③反应过程中压强始终不变
④Δt1＝Δt2时，H2的产率：AB段小于BC段
⑤C点时反应进行的程度最大
A．1项 B．2项 C．3项 D．4项
6.(2023·青岛高二期中)合成氨技术一直是科学家研究的重要课题。将0.1 mol N2和0.3 mol H2充入密闭容器中反应，平衡后混合物中NH3的物质的量分数[φ(NH3)]随温度、压强的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．压强大小关系为p1＜p2＜p3
B．达平衡时a点氮气的分压p平(N2)＝0.1p2
C．a点的平衡常数K＝ mol－2·L2
D．a、b、c三点平衡常数大小关系为Ka＜Kb＜Kc
7．一定量的CO2与足量的碳在容积可变的恒压密闭容器中发生反应：C(s)＋CO2(g) 2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：
已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是( )
A．925 ℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝24.0p总
B．550 ℃时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡逆向移动
C．T ℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动
D．650 ℃时，反应达到平衡后CO2的转化率为25.0%
8.一定条件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g) CH2==CH2(g)＋4H2O(g)；已知温度对CO2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．生成乙烯的速率：v(M)一定小于v(N)
B．化学平衡常数：KN>KM
C．当温度高于250 ℃时，升高温度，平衡向逆反应方向移动，从而使催化剂的催化效率降低
D．若投料比n(H2)∶n(CO2)＝3∶1，则图中M点时，乙烯的体积分数约为7.7%
9．(10分)在一个体积为2 L的密闭容器中，高温下发生反应：Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g)。其中CO2、CO的物质的量(mol)随时间(min)的变化关系如图所示：
(1)反应在1 min时第一次达到平衡状态，固体的质量增加了3.2 g。用CO2的浓度变化表示的反应速率 v(CO2)＝_____________________________________________________________。
(2)反应进行至2 min时，若只改变温度，曲线发生的变化如图所示，3 min时再次达到平衡，则ΔH____(填“>”“<”或“＝”)0。
(3)5 min时再充入一定量的CO(g)，平衡发生移动。下列说法正确的是________(填字母)。
a．v正先增大后减小 b．v正先减小后增大
c．v逆先增大后减小 d．v逆先减小后增大
表示n(CO2)变化的曲线是________(填写图中曲线的字母编号)。
(4)请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态：____________________
_______________________________________________________________________________。
10．(10分)(2024·河南1月适应性测试)二氧化碳-甲烷重整反应制备合成气(H2＋CO)是一种生产高附加值化学品的低碳过程。该过程存在如下化学反应：
①CH4(g)＋CO2(g) 2H2(g)＋2CO(g) ΔH1
②CO2(g)＋2H2(g) C(s)＋2H2O(g) ΔH2＝－90.2 kJ·mol－1
③CH4(g) C(s)＋2H2(g) ΔH3＝＋74.9 kJ·mol－1
④CO(g)＋H2(g) H2O(g)＋C(s) ΔH4＝－131.3 kJ·mol－1
(1)ΔH1＝ ______________，反应①______正向自发进行(填字母)。
A．低温下能 B．高温下能
C．任何温度下都能 D．任何温度下都不能
(2)反应体系总压强分别为5.00 MPa、1.00 MPa和0.50 MPa时，CH4平衡转化率随反应温度变化如图1所示，则代表反应体系总压强为5.00 MPa的曲线是______(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)，判断依据是______________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
图1 图2
(3)当反应体系总压强为0.1 MPa时，平衡时部分组分的物质的量随反应温度变化如图2所示。随反应温度的升高，CO2的物质的量先增加后减少，主要原因是________________________
_______________________________________________________________________________。
11．(16分)氮的氧化物是造成大气污染的主要物质，研究氮氧化物间的相互转化及脱除有重要意义。
Ⅰ.氮氧化物间的相互转化
(1)已知2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)的反应历程分两步：
第一步：2NO(g) N2O2(g)(快速平衡)
第二步：N2O2(g)＋O2(g) 2NO2(g)(慢反应)
①用O2表示的速率方程为v(O2)＝k1c2(NO)·c(O2)；用NO2表示的速率方程为v(NO2)＝k2c2(NO)·c(O2)，k1与k2均表示速率常数，则＝________。
②下列关于反应2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)的说法正确的是________(填字母)。
A．压强增大，反应速率常数一定增大
B．第一步反应的活化能小于第二步反应的活化能
C．反应的总活化能等于第一步和第二步反应的活化能之和
(2)2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0，用分压表示的平衡常数Kp与(T为温度)的关系如图1。
①能正确表示lg Kp与关系的曲线是________(填“a”或“b”)。
②(4分)298 K时，在体积固定的密闭容器中充入一定量的NO2，平衡时NO2的分压为100 kPa。已知Kp＝2.7×10－3 kPa－1(用平衡分压代替平衡浓度计算)，则NO2的转化率为______(结果保留整数)。
Ⅱ.烟气中氮氧化物的脱除
(3)以NH3为还原剂在脱硝装置中消除烟气中的氮氧化物。
主反应：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)===4N2(g)＋6H2O(g) ΔH1
副反应：4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g) ΔH2＝－1 267.1 kJ·mol－1；
4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g) ΔH3＝－907.3 kJ·mol－1
①ΔH1＝________。
②将烟气按一定的流速通过脱硝装置，测得出口的NO的浓度与温度的关系如图2，试分析脱硝的适宜温度是________(填字母)。
a．<850 ℃ b．900～1 000 ℃ c．>1 050 ℃
温度超过1 000 ℃，NO浓度升高的原因是____________________________________________
_______________________________________________________________________________。
作业25 化学反应速率与化学平衡综合图像
1．B 2.B 3.B 4.C 5.B 6.B 7.D 8.D
9．(1)0.1 mol·L－1·min－1 (2)> (3)c b
(4)Fe(或FeO)的质量(或物质的量)保持不变(或固体总质量保持不变)
10．(1)＋247.3 kJ·mol－1 B (2)Ⅲ 恒温减压时平衡①、③右移，甲烷平衡转化率增大 (3)低于500 ℃，温度对反应②影响更大，所以n(CO2)增大，高于500 ℃时，温度对反应①、③影响更大，所以n(CO2)减小
11．(1)① ②B (2)①a ②35%
(3)①－1 626.9 kJ·mol－1 ②b 温度过高，NH3容易与氧气发生反应产生NO，使NO浓度升高(或反应温度过高，副反应发生程度变大，产生更多的NO，其他答案合理也可)
解析 (1)①由于v(O2)＝k1c2(NO)·c(O2)，v(NO2)＝k2c2(NO)·c(O2)，k1与k2均表示速率常数，则＝，根据反应2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)可知，＝，所以＝。②反应速率常数与压强无关，A错误；第一步反应是快反应，第二步反应为慢反应，所以第一步反应的活化能小于第二步反应的活化能，B正确。
(2)①根据反应2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0可知，该反应的正反应为放热反应，升高温度，减小，平衡逆向移动，Kp减小，所以表示lg Kp与关系的曲线是a。②假设起始NO2的物质的量为1 mol，转化率为x，列出三段式：
2NO2(g) N2O4(g)
n(起始)/mol 1 0
n(转化)/mol x 0.5x
n(平衡)/mol 1－x 0.5x
同温同体积下，气体的压强之比等于其物质的量之比，则p(NO2)∶p(N2O4)＝(1－x)∶0.5x＝100∶p(N2O4)，则p(N2O4)＝ kPa，因此，Kp＝ kPa－1＝2.7×10－3 kPa－1，解得x≈0.35，所以NO2的平衡转化率为35%。
(3)①从上到下给反应分别编号为ⅰ、ⅱ、ⅲ，根据盖斯定律，将反应ⅱ×2－ⅲ可得4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)===4N2(g)＋6H2O(g)，则ΔH1＝2ΔH2－ΔH3＝2×(－1 267.1 kJ·mol－1)－(－907.3 kJ·mol－1)＝－1 626.9 kJ·mol－1。②根据图2可知，在温度为900～1 000 ℃时，出口的氮氧化物的残留浓度小，故选b。
