第37讲 化学反应速率与平衡的图像
(能力课)
1．掌握各类化学反应速率和平衡的图像分析方法。 2．掌握生产、科技中特定图像的分析方法。 3．建立“速率—平衡图像”的分析模型。
分类突破
速率图像
1．瞬时速率图像
(1)浓度改变(无断点)
(2)温度、压强改变(有断点)
(3)加催化剂或等体积反应的改变压强
2．全程速率—时间图像(ΔH<0)
原因解释：AB段(v增大)，因为反应放热，随反应的进行，温度逐渐升高，反应速率逐渐增大；BC段(v减小)，因为随反应的进行，反应物浓度减小。
3．速率—温度或压强图像
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。图中交点是平衡状态，压强增大或温度升高，正反应速率增大得快，平衡正向移动。
1．聚丙烯腈纤维俗名人造羊毛，由丙烯腈聚合而得。用丙烯合成丙烯腈的反应如下：2C3H6(g)＋2NH3(g)＋3O2(g) 2C3H3N(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1 030 kJ·mol-1。
(1)某密闭容器中发生上述反应，生成丙烯腈的反应速率与反应时间的关系如图所示。t1时刻表示体系改变的反应条件为__________________；t2时刻表示体系改变了另一反应条件，此时平衡________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。
(2)若t1时升高温度请画出v-t图。
2．在恒温恒压下，某一容积可变的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g) 2C(g) ΔH<0，t1时达到平衡后，在t2时改变某一条件，其反应过程如图所示。下列说法正确的是( )
A．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，A的体积分数：Ⅰ>Ⅱ
B．t2时改变的条件是向密闭容器中加入物质C
C．0～t2时，v正>v逆
D．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数：K(Ⅰ)
常规平衡图像
1．转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像
已知不同温度或压强下，反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系[以mA(g)＋nB(g) pC(g)中反应物A的转化率αA为例说明]。
(1)“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T2>T1。
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p1>p2。
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)正确掌握图像中反应规律的判断方法
①图甲中，T2>T1，升高温度，αA降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。
②图乙中，p1>p2，增大压强，αA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．恒温线或恒压线图像
[以反应mA(g)＋nB(g) pC(g)中反应物A的转化率(αA)为例说明]
(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，从而确定化学方程式中反应物与生成物气体物质间的化学计量数的大小关系。如乙中同一温度下任取两条压强曲线研究，压强增大，αA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。
(3)对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，如图L线上所有的点都是平衡点。左上方(E点)，A%大于此压强或温度时平衡体系中的A%，E点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，E点v正>v逆；则右下方(F点)v正3．已知某可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间(t)时，温度(T)和压强(p)与反应物B在混合气体中的体积分数[φ(B)]的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是( )
A．T1p2，m＋n>p，放热反应
B．T1>T2，p1p，吸热反应
C．T1p2，m＋nD．T1>T2，p14．纳米二氧化钛催化剂可用于工业上合成甲醇：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH＝a kJ·mol-1。
(1)按＝2投料比将H2与CO充入V L恒容密闭容器中，在一定条件下发生反应，测定CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。则a________(填“>”或“<”)0；压强p1、p2、p3由小到大的关系是________________。
(2)在温度为T1 ℃时，向某恒容密闭容器中充入H2和CO发生上述反应，起始时c(H2)＝c(CO)＝2.0 mol·L-1。达到平衡时，CO的转化率为图中的M点对应的转化率，则在该温度下，对应的N点的平衡常数为________(保留3位有效数字)。
(3)p3压强下，Q点对应的v正________(填“>”“＝”或“<”)v逆。
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mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在相同时间段内，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正>v逆，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，ΔH<0。
5．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)2CO3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CO2气体浓度，得到趋势图。
(1)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)______(填“>”“＝”或“<”)v正(d)。
(2)b、c、d三点的平衡常数Kb、Kc、Kd从大到小的顺序为____________________________________________________________________。
(3)T3～T4温度区间，容器内CO2气体浓度呈现增大的变化趋势，其原因是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
平衡常数K(lg K)与温度T或的关系图像
Ⅰ代表降温，lg K增大，即K增大，反应为放热反应，Ⅱ代表反应为吸热反应。
6．(2025·沧州模拟)丙烯是一种用途广泛的有机原料，可制备多种化工产品。请回答：
已知：CH2===CHCH3与H2O发生加成反应的化学方程式如下(a、b均大于0)：
Ⅰ：CH2===CHCH3(g)＋H2O(g) HOCH2CH2CH3(g) ΔH1＝－a kJ·mol-1
Ⅱ：CH2===CHCH3(g)＋H2O(g) CH3CH(OH)CH3(g) ΔH2＝－b kJ·mol-1
“反应Ⅰ”和“反应Ⅱ”均满足范特霍夫方程＝－＋C(R为热力学常数，C为不同反应常数)，其平衡常数与温度的关系如图1所示，T1 ℃时，在初始压强为400 kPa的恒容密闭容器中，按1∶1的物质的量之比充入CH2===CHCH3(g)和H2O(g)发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，产物的分压随时间变化如图2所示：
(1)图2中表示CH3CH(OH)CH3的曲线为______(填“M”或“N”)。
(2)图2中CH2===CHCH3(g)的平衡转化率为________。
(3)T1℃时，反应Ⅱ的平衡常数Kp＝________kPa-1(Kp为以分压表示的平衡常数)。
(4)若其他条件不变，T1℃时，向压强为400 kPa的恒压密闭容器中，充入n(CH2===CHCH3)∶n(H2O)＝1∶1的混合气体，达到新平衡时，CH3CH(OH)CH3(g)的平衡产率将________(填“变大”“变小”或“不变”)。
化工生产中的复杂图像
生产、科技中的特定测定图像充分体现了化学知识“学以致用”的社会责任，是高考命题专家特别关注的命题点。图像涉及的信息非常多，如温度、
压强、转化率、百分含量、反应速率、产率、选择性、投料比、脱除率等，分析时要注意这些物理量的含义。
7．(2024·重庆一模，节选)二氧化碳与氢气反应过程涉及的主要反应如下：
①CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.5 kJ·mol-1
②CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ·mol-1
向2 L恒容密闭容器中通入2 mol CO2(g)和2.24 mol H2(g)发生上述反应①和②，起始总压强为21.2 MPa，实验测得CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性(转化的CO2中生成CH3OH的百分比)随温度变化如图。表示CH3OH选择性的曲线是________(填“X”或“Y”)，a、c两点中CH3OH的产率更高的是________点，Y曲线如此变化的原因是__________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
模型建构
速率—平衡的图像分析思路
(2024·保定模拟)利用CO2和H2合成乙烯：2CO2(g)＋6H2(g) CH2===CH2(g)＋4H2O(g) ΔH。
(1)上述反应的Arrhenius经验公式实验数据如图中曲线a所示，已知Arrhenius经验公式Rlnk＝-＋C(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。反应的活化能Ea＝________kJ·mol-1。当改变外界条件时，实验数据如图1中曲线b所示，则实验可能改变的外界条件是________________。
(2)在恒容密闭容器中，起始压强相同，反应温度、投料比对CO2平衡转化率的影响如图2所示。则ΔH________(填“>”或 “<”，下同)0；a________3；M、N两点的反应速率v逆(M)______v正(N)。
(1)根据题中图像和Rlnk＝-，可得Ea＝30 kJ·mol-1。
外界条件改变，变为曲线b，斜率变小，即活化能Ea变小，故改变的条件为加入催化剂。
(2)α(CO2)随温度升高而变小，平衡逆向移动，ΔH<0；相同温度下，增大c(H2)，α(CO2)增大，即增大，α(CO2)增大，故a>3；因平衡时v正＝v逆，因为T(N)>T(M)，故v逆(M)1．(2024·山东卷，T15改编)逆水气变换反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH>0。一定压强下，按CO2、H2物质的量之比n(CO2)∶n(H2)＝1∶1投料，T1、T2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＝kc0.5(H2)c(CO2)，T1、T2温度时反应速率常数k分别为k1、k2。下列说法正确的是( )
A．k1B．T1、T2温度下达平衡时反应速率的比值：<
C．温度不变，仅改变体系初始压强，反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变
D．T2温度下，改变初始投料比例，可使平衡时各组分摩尔分数与T1温度时相同
使反应CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH>0的反应速率增大且H2的转化率增大的措施有哪些？
2．(2024·湖南卷，T14)恒压下，向某密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g)，发生如下反应：
主反应：CH3OH(g)＋CO(g)CH3COOH(g) ΔH1
副反应：CH3OH(g)＋CH3COOH(g)CH3COOCH3(g)＋H2O(g) ΔH2
在不同温度下，反应达到平衡时，测得两种含碳产物的分布分数δδ(CH3COOH)＝随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示，下列说法正确的是( )
A．投料比x代表
B．曲线c代表CH3COOH的分布分数
C．ΔH1<0，ΔH2>0
D．L、M、N三点的平衡常数：K(L)＝K(M)>K(N)
根据题中图像，为了提高CH3COOH的分布分数δ，如何改变温度？理由是什么？
3．(2024·河北卷，节选)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂，工业上制备原理如下：
SO2(g)＋Cl2(g) SO2Cl2(g) ΔH＝－67.59 kJ·mol-1
(1)若正反应的活化能为E正 kJ·mol-1，则逆反应的活化能E逆＝____________kJ·mol-1(用含E正的代数式表示)。
(2)恒容密闭容器中按不同进料比充入SO2(g)和Cl2(g)，测定T1、T2、T3温度下体系达平衡时的Δp(Δp＝p0－p，p0为体系初始压强，p0＝240 kPa，p为体系平衡压强)，结果如图甲。
图甲中温度由高到低的顺序为____________，判断依据为____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
M点Cl2的转化率为________，T1温度下用分压表示的平衡常数Kp＝________kPa-1。
(3)图乙曲线中能准确表示T1温度下Δp随进料比变化的是________(填标号)。
4．(2024·新课标全国卷，节选)在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0 MPa下，Ni(s)和CO(g)反应达平衡时，Ni(CO)4体积分数x与温度的关系如图所示。反应Ni(s)＋4CO(g)===Ni(CO)4(g)的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。从热力学角度考虑，________________________有利于Ni(CO)4的生成(写出两点)。p3、100 ℃时CO的平衡转化率α＝________，该温度下平衡常数Kp＝________(MPa)-3。
第37讲 化学反应速率与平衡的图像
考点一
对点训练
1．解析：(1)t1时刻反应速率都增大，且增大程度相等，则改变的反应条件为使用催化剂；由于生成丙烯腈的反应是气体体积增大的放热反应，而根据图中信息，t2时刻反应速率降低，则可能为降温，也可能为减小压强，无论是降温还是减小压强，平衡都是正向移动。
(2)升高温度，平衡逆向移动，v正、v逆均增大，但v正答案：(1)使用催化剂 正向 (2)
2．B [反应速率与其物质的量浓度成正比，Ⅰ、Ⅱ达到平衡状态时逆反应速率相等，说明Ⅰ、Ⅱ达到平衡状态时各物质的物质的量浓度不变，则A的体积分数：Ⅰ＝Ⅱ，故A错误；向密闭容器中加入物质C，逆反应速率瞬间增大，再次建立的平衡与原平衡等效，说明和原平衡相同，符合图像，故B正确；由题中图示可知，0~t1时，逆反应速率增大，说明反应正向进行，即v正>v逆，t1~t2时，逆反应速率不变，说明处于平衡状态，即v正＝v逆，故C错误；化学平衡常数只与温度有关，Ⅰ、Ⅱ温度相同，则其平衡常数相同，故D错误。]
3．D [根据①②可知T1>T2，且ΔH>0，根据②③可知p2>p1，且m＋n4．解析：(2) CO(g) ＋ 2H2(g) CH3OH(g)
c始/(mol·L-1) 2.0 2.0 0
Δc/(mol·L-1) 2.0×40% 2×2.0×40% 2.0×40%
c平/(mol·L-1) 1.2 0.4 0.8
K＝≈4.17，M、N的温度相同，故N的平衡常数为4.17。
答案：(1)< p3
5．解析：(1)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)Kc>Kd。
答案：(1)< (2)Kb>Kc>Kd (3)温度为T3时，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CO2的捕获
6．解析：(1)根据图1变化趋势看，降低温度，化学平衡常数增大，说明降低温度，化学平衡正向移动，正反应为放热反应，温度对反应Ⅱ影响更大，所以变化程度大的曲线M表示CH3CH(OH)CH3(g)的分压变化；曲线N表示HOCH2CH2CH3(g)的分压变化。(2)加入的n(CH2→CHCH3)∶n(H2O)＝1∶1，n(CH2→CHCH3)∶n(H2O)反应时物质的量之比也是1∶1，开始时总压强为p0＝400 kPa，p(H2O)开始＝p(CH2→CHCH3)开始＝0.5 p0，反应达到平衡时，p[CH3CH(OH)CH3]＝100 kPa＝p0＝0.25 p0；p[HOCH2CH2CH3]＝20 kPa＝p0＝0.05 p0；物质反应时压强比等于气体的物质的量的比，则根据物质反应转化关系可知平衡时p(H2O)平衡＝p(CH2→CHCH3)平衡＝0.5 p0－0.25 p0－0.05 p0＝0.2 p0，则CH2→CHCH3的平衡转化率为×100%＝60%。(3)根据②计算可知：在T1温度下，反应Ⅱ达到平衡后，p[CH3CH(OH)CH3]＝0.25p0；p(H2O)平衡＝p(CH2→CHCH3)平衡＝0.2p0，则反应Ⅱ的压强平衡常数Kp＝ kPa-1。(4)若其他条件不变，T1 ℃的恒容条件改为恒压条件，由于两个反应均为气体体积减小的反应，反应达到平衡后气体压强比开始小。若改为恒压，相当于对恒容反应达到平衡后增大体系压强，增大压强化学平衡正向移动，在反应达到新平衡时，CH3CH(OH)CH3(g)的平衡产率将变大。
答案：(1)M (2)60% (3) (4)变大
7．解析：反应①放热，随温度升高，平衡逆向移动，而反应②吸热，随温度升高，平衡正向移动，故甲醇的选择性随温度升高而降低，与这个变化一致的是X曲线；a、c两点CO2转化率相等，但a点甲醇选择性更高，故甲醇产率更高。280 ℃前以反应①为主，随温度升高二氧化碳转化率下降，280 ℃后以反应②为主，随温度升高二氧化碳转化率升高，导致Y曲线先下降后上升。
答案：X a 280 ℃前以反应①为主，随温度升高二氧化碳转化率下降，280 ℃后以反应②为主，随温度升高二氧化碳转化率升高
考点二
[核心知能突破]
典例导航 (1)30 加催化剂 (2)< > <
[高考真题 衍生变式]
1．B [由题图可知，T1比T2反应速率快，则T1>T2；T1温度下达到平衡时反应物的摩尔分数低于T2温度下平衡时反应物的摩尔分数；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，T1比T2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k1>k2，A项错误；B．反应的速率方程为v＝kc0.5(H2)c(CO2)，则，T1温度下达到平衡时反应物的摩尔分数低于T2温度下平衡时反应物的摩尔分数，则<，B项正确；C．温度不变，仅改变体系初始压强，虽然平衡不移动，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；D．T2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T1温度时相同，D项错误。]
真题变式 升高温度、增大CO2的浓度。
2．D [根据主副反应产物可知曲线a或曲线b表示δ(CH3COOH)，曲线c或曲线d表示δ(CH3COOCH3)，投料比x代表，故A错误，B错误；根据分析可知，曲线a或曲线b表示δ(CH3COOH)，当同一投料比时，观察图像可知T2时δ(CH3COOH)大于T1时δ(CH3COOH)，而T2>T1可知，温度越高则δ(CH3COOH)越大，说明温度升高主反应正向移动，ΔH1>0；曲线c或曲线d表示δ(CH3COOCH3)，当同一投料比时，观察可知T1时δ(CH3COOCH3)大于T2时δ(CH3COOCH3)，而T2>T1可知，温度越高则δ(CH3COOCH3)越小，说明温度升高副反应逆向移动，ΔH2<0，故C错误；副反应ΔH2<0，且TN>TM＝TL，升高温度平衡逆向移动，K(L)＝K(M)>K(N)，故D正确。]
真题变式 升高温度；主反应为吸热反应，副反应为放热反应，升高温度有利于主反应。
3．解析：(1)根据反应热ΔH与活化能E正、E逆的关系为ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能可知，该反应的E逆＝E正 kJ·mol-1－ΔH＝(E正＋67.59)kJ·mol-1。(2)该反应的正反应为气体体积减小的放热反应，因此反应正向进行程度越大，平衡时容器内压强越小，Δp越大。从T3到T1，Δp增大，说明反应正向进行程度逐渐增大，已知正反应为放热反应，则温度由T3到T1逐渐降低，即T3>T2>T1。由题图甲中M点可知，进料比为n(SO2)∶n(Cl2)＝2，平衡时Δp＝60 kPa，已知恒温恒容情况下，容器内气体物质的量之比等于压强之比，可据此列出“三段式”。
SO2(g)＋Cl2(g) SO2Cl2(g) Δp
起始压强/kPa 160 80 0
变化压强/kPa 60 60 60 60
平衡压强/kPa 100 20 60
可计算得α(Cl2)＝×100%＝75%，Kp＝＝0.03 kPa-1。(3)由题图甲中M点可知，进料比为2时，Δp＝60 kPa，结合“三段式”，以及T1时化学平衡常数可知，进料比为0.5时，Δp也为60 kPa，曲线D上存在(0.5，60)。
答案：(1)E正＋67.59 (2)T3>T2>T1 该反应正反应放热，且气体分子数减小，反应正向进行时，容器内压强减小，从T3到T1，平衡时Δp增大，说明反应正向进行程度逐渐增大，对应温度逐渐降低 75% 0.03 (3)D
4．解析：随着温度升高，平衡时Ni(CO)4的体积分数减小，说明温度升高平衡逆向移动，因此该反应的ΔH<0。该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，因此降低温度和增大压强均有利于Ni(CO)4的生成。由上述分析知，温度相同时，增大压强平衡正向移动，对应的平衡体系中Ni(CO)4的体积分数增大，则压强：p4>p3>p2>p1，即p3对应的压强是1.0 MPa。由题图可知，p3、100 ℃条件下达到平衡时，CO和Ni(CO)4的物质的量分数分别为0.1、0.9，设初始投入的CO为4 mol，反应生成的Ni(CO)4为x mol，可得三段式：
Ni(s)＋4CO(g)===Ni(CO)4(g) n气总
n起始/mol 4 0 4
n转化/mol 4x x
n平衡/mol 4－4x x 4－3x
根据阿伏加德罗定律，其他条件相同时，气体的体积分数即为其物质的量分数，因此有＝0.9，解得x＝，因此达到平衡时n转化(CO)＝4× mol，CO的平衡转化率α＝×100%≈97.3%。气体的分压＝总压强×该气体的物质的量分数，则该温度下的压强平衡常数Kp＝＝9 000(MPa)-3。
答案：小于 降低温度、增大压强 97.3% 9 000
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第37讲 化学反应速率与平衡的图像(能力课)
第一篇 考点突破
第四部分 化学反应原理
第七章 化学反应速率与化学平衡
1．掌握各类化学反应速率和平衡的图像分析方法。
2．掌握生产、科技中特定图像的分析方法。
3．建立“速率—平衡图像”的分析模型。
考点一 分类突破
1．瞬时速率图像
(1)浓度改变(无断点)
速率图像
(2)温度、压强改变(有断点)
(3)加催化剂或等体积反应的改变压强
2．全程速率—时间图像(ΔH<0)
原因解释：AB段(v增大)，因为反应放热，随反应的进行，温度逐渐升高，反应速率逐渐增大；BC段(v减小)，因为随反应的进行，反应物浓度减小。
3．速率—温度或压强图像
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。图中交点是平衡状态，压强增大或温度升高，正反应速率增大得快，平衡正向移动。
(1)某密闭容器中发生上述反应，生成丙烯腈的反应速率与反应时间的关系如图所示。t1时刻表示体系改变的反应条件为___________；t2时刻表示体系改变了另一反应条件，此时平衡________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。
1．聚丙烯腈纤维俗名人造羊毛，由丙烯腈聚合而得。用丙烯合成丙烯腈的反应如下：2C3H6(g)＋2NH3(g)＋3O2(g) 2C3H3N(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1 030 kJ·mol-1。
使用催化剂
正向
(2)若t1时升高温度请画出v-t图。
[解析] (1)t1时刻反应速率都增大，且增大程度相等，则改变的反应条件为使用催化剂；由于生成丙烯腈的反应是气体体积增大的放热反应，而根据图中信息，t2时刻反应速率降低，则可能为降温，也可能为减小压强，无论是降温还是减小压强，平衡都是正向移动。
(2)升高温度，平衡逆向移动，v正、v逆均增大，但v正2．在恒温恒压下，某一容积可变的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g) 2C(g) ΔH<0，t1时达到平衡后，在t2时改变某一条件，其反应过程如图所示。下列说法正确的是( )
A．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，A的体积分数：Ⅰ>Ⅱ
B．t2时改变的条件是向密闭容器中加入物质C
C．0～t2时，v正>v逆
D．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数：K(Ⅰ)√
B [反应速率与其物质的量浓度成正比，Ⅰ、Ⅱ达到平衡状态时逆反应速率相等，说明Ⅰ、Ⅱ达到平衡状态时各物质的物质的量浓度不变，则A的体积分数：Ⅰ＝Ⅱ，故A错误；向密闭容器中加入物质C，逆反应速率瞬间增大，再次建立的平衡与原平衡等效，说明和原平衡相同，符合图像，故B正确；由题中图示可知，0～t1时，逆反应速率增大，说明反应正向进行，即v正>v逆，t1～t2时，逆反应速率不变，说明处于平衡状态，即v正＝v逆，故C错误；化学平衡常数只与温度有关，Ⅰ、Ⅱ温度相同，则其平衡常数相同，故D错误。]
1．转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像
已知不同温度或压强下，反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系[以mA(g)＋nB(g) pC(g)中反应物A的转化率αA为例说明]。
常规平衡图像
(1)“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T2>T1。
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p1>p2。
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)正确掌握图像中反应规律的判断方法
①图甲中，T2>T1，升高温度，αA降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。
②图乙中，p1>p2，增大压强，αA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．恒温线或恒压线图像
[以反应mA(g)＋nB(g) pC(g)中反应物A的转化率(αA)为例说明]
(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，从而确定化学方程式中反应物与生成物气体物质间的化学计量数的大小关系。如乙中同一温度下任取两条压强曲线研究，压强增大，αA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。
(3)对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，如图L线上所有的点都是平衡点。左上方(E点)，A%大于此压强或温度时平衡体系中的A%，E点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，E点v正>v逆；则右下方(F点)v正3．已知某可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间(t)时，温度(T)和压强(p)与反应物B在混合气体中的体积分数[φ(B)]的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是( )
A．T1p2，m＋n>p，放热反应
B．T1>T2，p1p，吸热反应
C．T1p2，m＋nD．T1>T2，p1√
D [根据①②可知T1>T2，且ΔH>0，根据②③可知p2>p1，且m＋n4．纳米二氧化钛催化剂可用于工业上合成甲醇：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH＝a kJ·mol-1。
(1)按＝2投料比将H2与CO充入V L恒容密闭容器中，在一定条件下发生反应，测定CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。则a________(填“>”或“<”)0；压强p1、p2、p3由小到大的关系是________________。
(2)在温度为T1 ℃时，向某恒容密闭容器中充入H2和CO发生上述反应，起始时c(H2)＝c(CO)＝2.0 mol·L-1。达到平衡时，CO的转化率为图中的M点对应的转化率，则在该温度下，对应的N点的平衡常数为________(保留3位有效数字)。
(3)p3压强下，Q点对应的v正________(填“>”“＝”或“<”)v逆。
<
p34.17
>
[解析] (2) CO(g) ＋ 2H2(g) CH3OH(g)
c始/(mol·L-1) 2.0 2.0 0
Δc/(mol·L-1) 2.0×40% 2×2.0×40% 2.0×40%
c平/(mol·L-1) 1.2 0.4 0.8
K＝≈4.17，M、N的温度相同，故N的平衡常数为4.17。
对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在相同时间段内，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正>v逆，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，ΔH<0。
反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像
5．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)2CO3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CO2气体浓度，得到趋势图。
(1)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)______(填“>”“＝”或“<”)v正(d)。
(2)b、c、d三点的平衡常数Kb、Kc、Kd从大到小的顺序为____________。
(3)T3～T4温度区间，容器内CO2气体浓度呈现增大的变化趋势，其原因是_____________________________________________________
_________________________________________________________。
<
Kb>Kc>Kd
温度为T3时，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CO2的捕获
[解析] (1)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)Kc>Kd。
Ⅰ代表降温，lg K增大，即K增大，反应为放热反应，Ⅱ代表反应为吸热反应。
平衡常数K(lg K)与温度T 或的关系图像
6．(2025·沧州模拟)丙烯是一种用途广泛的有机原料，可制备多种化工产品。请回答：
已知：CH2==CHCH3与H2O发生加成反应的化学方程式如下(a、b均大于0)：
Ⅰ：CH2===CHCH3(g)＋H2O(g) HOCH2CH2CH3(g) ΔH1＝－a kJ·mol-1
Ⅱ：CH2==CHCH3(g)＋H2O(g) CH3CH(OH)CH3(g) ΔH2＝－b kJ·mol-1
“反应Ⅰ”和“反应Ⅱ”均满足范特霍夫方程＋C（R为热力学常数，C为不同反应常数），其平衡常数与温度的关系如图1所示，T1 ℃时，在初始压强为400 kPa的恒容密闭容器中，按1∶1的物质的量之比充入CH2===CHCH3(g)和H2O(g)发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，产物的分压随时间变化如图2所示：
(1)图2中表示CH3CH(OH)CH3的曲线为______(填“M”或“N”)。
(2)图2中CH2==CHCH3(g)的平衡转化率为________。
(3)T1℃时，反应Ⅱ的平衡常数Kp＝________kPa-1(Kp为以分压表示的平衡常数)。
(4)若其他条件不变，T1℃时，向压强为400 kPa的恒压密闭容器中，充入n(CH2==CHCH3)∶n(H2O)＝1∶1的混合气体，达到新平衡时，CH3CH(OH)CH3(g)的平衡产率将________(填“变大”“变小”或“不变”)。
M
60%
变大
[解析] (1)根据图1变化趋势看，降低温度，化学平衡常数增大，说明降低温度，化学平衡正向移动，正反应为放热反应，温度对反应Ⅱ影响更大，所以变化程度大的曲线M表示CH3CH(OH)CH3(g)的分压变化；曲线N表示HOCH2CH2CH3(g)的分压变化。
(2)加入的n(CH2==CHCH3)∶n(H2O)＝1∶1，n(CH2==CHCH3)∶n(H2O)反应时物质的量之比也是1∶1，开始时总压强为p0＝400 kPa，p(H2O)开始＝p(CH2==CHCH3)开始＝0.5 p0，反应达到平衡时，p[CH3CH(OH)CH3]＝100 kPa＝p0＝0.25 p0；p[HOCH2CH2CH3]＝20 kPa＝p0＝0.05 p0；物质反应时压强比等于气体的物质的量的比，则根据物质反应转化关系可知平衡时p(H2O)平衡＝p(CH2==CHCH3)平衡＝0.5 p0－0.25 p0－0.05 p0＝0.2 p0，则CH2==CHCH3的平衡转化率为×100%＝60%。
(3)根据②计算可知：在T1温度下，反应Ⅱ达到平衡后，p[CH3CH(OH)CH3]＝0.25p0；p(H2O)平衡＝p(CH2===CHCH3)平衡＝0.2p0，则反应Ⅱ的压强平衡常数Kp＝ kPa-1。
(4)若其他条件不变，T1 ℃的恒容条件改为恒压条件，由于两个反应均为气体体积减小的反应，反应达到平衡后气体压强比开始小。若改为恒压，相当于对恒容反应达到平衡后增大体系压强，增大压强化学平衡正向移动，在反应达到新平衡时，CH3CH(OH)CH3(g)的平衡产率将变大。
生产、科技中的特定测定图像充分体现了化学知识“学以致用”的社会责任，是高考命题专家特别关注的命题点。图像涉及的信息非常多，如温度、压强、转化率、百分含量、反应速率、产率、选择性、投料比、脱除率等，分析时要注意这些物理量的含义。
化工生产中的复杂图像
7．(2024·重庆一模，节选)二氧化碳与氢气反应过程涉及的主要反应如下：
①CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.5 kJ·mol-1
②CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ·mol-1
向2 L恒容密闭容器中通入2 mol CO2(g)和2.24 mol H2(g)发生上述反应①和②，起始总压强为21.2 MPa，实验测得CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性(转化的CO2中生成CH3OH的百分比)随温度变化如图。表示CH3OH选择性的曲线是________(填“X”或“Y”)，a、c两点中CH3OH的产率更高的是________点，Y曲线如此变化的原因是______________
________________________________________________
_______________________________________________。
X
a
280 ℃前以反应①为主，随温度升高二氧化碳转化率下降，280 ℃后以反应②为主，随温度升高二氧化碳转化率升高
[解析] 反应①放热，随温度升高，平衡逆向移动，而反应②吸热，随温度升高，平衡正向移动，故甲醇的选择性随温度升高而降低，与这个变化一致的是X曲线；a、c两点CO2转化率相等，但a点甲醇选择性更高，故甲醇产率更高。280 ℃前以反应①为主，随温度升高二氧化碳转化率下降，280 ℃后以反应②为主，随温度升高二氧化碳转化率升高，导致Y曲线先下降后上升。
考点二 模型建构
速率—平衡的图像分析思路
(1)上述反应的Arrhenius经验公式实验数据如图中曲线a所示，已知Arrhenius经验公式R ln k＝＋C(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。反应的活化能Ea＝________kJ·mol-1。当改变外界条件时，实验数据如图1中曲线b所示，则实验可能改变的外界条件是________________。
(2024·保定模拟)利用CO2和H2合成乙烯：2CO2(g)＋6H2(g) CH2
==CH2(g)＋4H2O(g) ΔH。
30
加催化剂
(2)在恒容密闭容器中，起始压强相同，反应温度、投料比对CO2平衡转化率的影响如图2所示。则ΔH________（填“>”或 “<”，下同）0；a________3；M、N两点的反应速率v逆(M)______v正(N)。
<
>
<
(1)根据题中图像和R ln k＝－，可得Ea＝30 kJ·mol-1。
外界条件改变，变为曲线b，斜率变小，即活化能Ea变小，故改变的条件为加入催化剂。
(2)α(CO2)随温度升高而变小，平衡逆向移动，ΔH<0；相同温度下，增大c(H2)，α(CO2)增大，即增大，α(CO2)增大，故a>3；因平衡时v正＝v逆，因为T(N)>T(M)，故v逆(M)高考真题 衍生变式
1．(2024·山东卷，T15改编)逆水气变换反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH>0。一定压强下，按CO2、H2物质的量之比n(CO2)∶n(H2)＝1∶1投料，T1、T2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＝kc0.5(H2)c(CO2)，T1、T2温度时反应速率常数k分别为k1、k2。下列说法正确的是( )
A．k1B．T1、T2温度下达平衡时反应速率的比值：
C．温度不变，仅改变体系初始压强，反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变
D．T2温度下，改变初始投料比例，可使平衡时各组分摩尔分数与T1温度时相同
√
B [由题图可知，T1比T2反应速率快，则T1＞T2；T1温度下达到平衡时反应物的摩尔分数低于T2温度下平衡时反应物的摩尔分数；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，T1比T2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k1＞k2，A项错误；B.反应的速率方程为v＝kc0.5(H2)c(CO2)，则，T1温度下达到平衡时反应物的摩尔分数低于T2温度下平衡时反应物的摩尔分数，则，B项正确；C.温度不变，仅改变体系初始压强，虽然平衡不移动，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；D.T2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T1温度时相同，D项错误。]
使反应CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH>0的反应速率增大且H2的转化率增大的措施有哪些？
[答案] 升高温度、增大CO2的浓度。
2．(2024·湖南卷，T14)恒压下，向某密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g)，发生如下反应：
主反应：CH3OH(g)＋CO(g)===CH3COOH(g) ΔH1
副反应：CH3OH(g)＋CH3COOH(g)===CH3COOCH3(g)＋H2O(g) ΔH2
在不同温度下，反应达到平衡时，测得两种含碳产物的分布分数δ随投料
比x(物质的量之比)的变化关系如图所示，下列说
法正确的是( )
A．投料比x代表
B．曲线c代表CH3COOH的分布分数
C．ΔH1<0，ΔH2>0
D．L、M、N三点的平衡常数：K(L)＝K(M)>K(N)
√
D [根据主副反应产物可知曲线a或曲线b表示δ(CH3COOH)，曲线c或曲线d表示δ(CH3COOCH3)，投料比x代表，故A错误，B错误；根据分析可知，曲线a或曲线b表示δ(CH3COOH)，当同一投料比时，观察图像可知T2时δ(CH3COOH)大于T1时δ(CH3COOH)，而T2>T1可知，温度越高则δ(CH3COOH)越大，说明温度升高主反应正向移动，ΔH1>0；曲线c或曲线d表示δ(CH3COOCH3)，当同一投料比时，观察可知T1时δ(CH3COOCH3)大于T2时δ(CH3COOCH3)，而T2>T1可知，温度越高则δ(CH3COOCH3)越小，说明温度升高副反应逆向移动，ΔH2<0，故C错误；副反应ΔH2<0，且TN>TM＝TL，升高温度平衡逆向移动，K(L)＝K(M)>K(N)，故D正确。]
根据题中图像，为了提高CH3COOH的分布分数δ，如何改变温度？理由是什么？
[答案] 升高温度；主反应为吸热反应，副反应为放热反应，升高温度有利于主反应。
3．(2024·河北卷，节选)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂，工业上制备原理如下：
SO2(g)＋Cl2(g) SO2Cl2(g) ΔH＝－67.59 kJ·mol-1
(1)若正反应的活化能为E正 kJ·mol-1，则逆反应的活化能E逆＝____________kJ·mol-1(用含E正的代数式表示)。
E正＋67.59
图甲中温度由高到低的顺序为__________________，
判断依据为_____________________________________
_______________________________________________
_______________________________________________
_____________。
M点Cl2的转化率为________，T1温度下用分压表示的平衡常数Kp＝________kPa-1。
(2)恒容密闭容器中按不同进料比充入SO2(g)和Cl2(g)，测定T1、T2、T3温度下体系达平衡时的Δp(Δp＝p0－p，p0为体系初始压强，p0＝240 kPa，p为体系平衡压强)，结果如图甲。
T3>T2>T1
该反应正反应放热，且气体分子数减小，反应正向进行时，容器内压强减小，从T3到T1，平衡时Δp增大，说明反应正向进行程度逐渐增大，对应温度逐渐降低
75%
0.03
(3)图乙曲线中能准确表示T1温度下Δp随进料比变化的是_______(填标号)。
D
[解析] (1)根据反应热ΔH与活化能E正、E逆的关系为ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能可知，该反应的E逆＝E正 kJ·mol-1－ΔH＝(E正＋67.59)kJ·mol-1。(2)该反应的正反应为气体体积减小的放热反应，因此反应正向进行程度越大，平衡时容器内压强越小，Δp越大。从T3到T1，Δp增大，说明反应正向进行程度逐渐增大，已知正反应为放热反应，则温度由T3到T1逐渐降低，即T3>T2>T1。由题图甲中M点可知，进料比为n(SO2)∶n(Cl2)＝2，平衡时Δp＝60 kPa，已知恒温恒容情况下，容器内气体物质的量之比等于压强之比，可据此列出“三段式”。
SO2(g)＋Cl2(g) SO2Cl2(g) Δp
起始压强/kPa 160 80 0
变化压强/kPa 60 60 60 60
平衡压强/kPa 100 20 60
可计算得α(Cl2)＝×100%＝75%，Kp＝。
(3)由题图甲中M点可知，进料比为2时，Δp＝60 kPa，结合“三段式”，以及T1时化学平衡常数可知，进料比为0.5时，Δp也为60 kPa，曲线D上存在(0.5，60)。
4．(2024·新课标全国卷，节选)在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0 MPa下，Ni(s)和CO(g)反应达平衡时，Ni(CO)4体积分数x与温度的关系如图所示。反应Ni(s)＋4CO(g)===Ni(CO)4(g)的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。从热力学角度考虑，________________________有利于Ni(CO)4的生成(写出两点)。p3、100 ℃时
CO的平衡转化率α＝_______，该温度下
平衡常数Kp＝________(MPa)-3。
小于
降低温度、增大压强
97.3%
9 000
[解析] 随着温度升高，平衡时Ni(CO)4的体积分数减小，说明温度升高平衡逆向移动，因此该反应的ΔH<0。该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，因此降低温度和增大压强均有利于Ni(CO)4的生成。由上述分析知，温度相同时，增大压强平衡正向移动，对应的平衡体系中Ni(CO)4的体积分数增大，则压强：p4>p3>p2>p1，即p3对应的压强是1.0 MPa。由题图可知，p3、100 ℃条件下达到平衡时，CO和Ni(CO)4的物质的量分数分别为0.1、0.9，设初始投入的CO为4 mol，反应生成的为x mol，可得三段式：
Ni(s)＋4CO(g)===Ni(CO)4(g) n气总
n起始/mol 4 0 4
n转化/mol 4x x
n平衡/mol 4－4x x 4－3x
根据阿伏加德罗定律，其他条件相同时，气体的体积分数即为其物质的量分数，因此有＝0.9，解得x＝，因此达到平衡时n转化(CO)＝4× mol，CO的平衡转化率α＝×100%≈97.3%。气体的分压＝总压强×该气体的物质的量分数，则该温度下的压强平衡常数Kp＝＝9 000(MPa)-3。
(建议用时：45分钟 总分：60分)
课时数智作业(三十七) 化学反应速率与平衡的图像
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
(每小题只有一个选项正确，每小题3分，共24分)
1．(人教版选择性必修1内容改编)汽车尾气中产生NO的反应为
N2(g)＋O2(g) 2NO(g)，一定条件下，等物质的量的N2(g)和
O2(g)在恒容密闭容器中反应，如图，曲线a表示该反应在温
度T下N2浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反
应条件改变时N2浓度随时间的变化。下列说法正确的是( )
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
A．温度T下，混合气体的密度不变，说明反应达到平衡
B．温度T下，该反应的平衡常数K＝
C．曲线a对应条件下，Q(d)>K
D．曲线b对应的条件改变一定是升高温度
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
B [温度T下，密度是不变的量，不能判定平衡状态，A错误；d点反应向正反应方向进行，Q(d)题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
2．其他条件不变时，只改变某一条件，化学反应aA(g)＋B(g) cC(g)的变化图像如下(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示转化率)。据此分析下列说法正确的是( )
A．在反应Ⅰ中，若p1>p2，则此反应的ΔS>0
B．在反应Ⅲ中，若T1>T2，则该反应能自发进行
C．由反应Ⅱ可知，正反应为吸热反应
D．由反应Ⅱ可知，该反应在任意温度下均可自发进行
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
B [在反应Ⅰ中，若p1>p2，由题图可知，温度相同时，增大压强，A的平衡转化率增大，说明平衡正向移动，则a＋1>c，即此反应的ΔS<0，A项错误；在反应Ⅲ中，同一温度下，增大压强，A的转化率不变，说明反应前后气体分子数相等，则a＋1＝c，可认为反应前后熵不变，若T1>T2，由题图可知，升高温度，A的平衡转化率降低，说明正反应是放热反应，所以ΔH<0，则ΔG＝ΔH－TΔS<0，反应能自发进行，B项正确；在反应Ⅱ中，在T1温度下反应先达到平衡，说明T1>T2，升高温度，C的物质的量减少，则平衡逆向移动，说明该反应的正反应为放热反应，C项错误；在反应Ⅱ中，无法确定化学反应的熵变，因此无法判断反应自发进行的条件，D项错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
3．下列图示与对应的叙述相符的是( )
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
A．图1表示反应：mA(s)＋nB(g) pC(g) ΔH>0，在一定温度下，平衡时B的百分含量(B%)随压强变化的关系如图所示，x点的正反应速率小于逆反应速率
B．图2是可逆反应：A(g)＋B(s) C(s)＋D(g) ΔH>0的速率-时间图像，在t1时刻改变条件一定是加入催化剂
C．图3表示对于化学反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，A的百分含量与温度(T)的变化情况，则该反应的ΔH<0
D．图4所示图中的阴影部分面积的含义是v正－v逆
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
C [由图1可知，x点尚未平衡，此压强下平衡时B的百分含量比x点时的要小，则体系处于从正反应建立平衡的过程中，则x点的正反应速率大于逆反应速率，故A错误；该反应是气体体积不变的反应，由图2可知，t1时刻条件改变时，正、逆反应速率增大，但依然相等，说明平衡不移动，则改变的条件可能是加入催化剂，也可能是增大压强，故B错误；由图3可知，M点时A的百分含量最低，说明M点反应达到平衡，M点前为平衡的形成过程，M点后为平衡移动过程，由M点后，温度升高，A的百分含量增大可知，平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应，ΔH＜0，故C正确；图4中的阴影部分面积表示反应物浓度和生成物浓度的改变值的差值，即(v正－v逆)t，故D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
4．(2025·北京朝阳模拟)CO2催化加氢制甲醇，在减少CO2排放的同时实现了CO2的资源化，该反应可表示为CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，保持起始反应物n(H2)∶n(CO2)＝3∶1，T＝250 ℃时x(CH3OH)随压强变化的曲线和p＝5×105 Pa时x(CH3OH)随温度变化的曲线如图所示。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
已知：x(CH3OH)表示平衡体系中甲醇的物质的量分数。
下列说法正确的是( )
A．该反应ΔH>0
B．a、b交点处化学平衡常数值相同
C．当x(CH3OH)＝0.10时，H2的平衡转化率约为33%
D．当p＝5×105 Pa，T＝250 ℃时，达平衡后x(CH3OH)<0.05
√
题号
1
3
5
2
4
6
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7
9
10
11
12
C [该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，甲醇的物质的量分数增大，则曲线a表示T＝250 ℃时x(CH3OH)随压强的变化，曲线b表示p＝5×105 Pa时x(CH3OH)随温度的变化，由图可知，升高温度，x(CH3OH)减小，说明平衡逆向移动，该反应ΔH<0，A错误；平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，由图可知，a、b交点处，b曲线对应反应温度小于250 ℃，则a、b交点处化学平衡常数值不相同，B错误； 设起始二氧化碳和氢气的物质的量为1 mol和3 mol，平衡时生成甲醇为a mol，由题意可建立如下三段式：
题号
1
3
5
2
4
6
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11
12
CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
起始/mol 1 3 0 0
转化/mol a 3a a a
平衡/mol 1－a 3－3a a a
当x(CH3OH)＝0.10时，可得：＝0.1，解得a＝ mol，则氢气的转化率为×100%≈33%，C正确；由图可知，p＝5×105 Pa，T＝250 ℃时，达平衡后x(CH3OH)>0.05，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
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11
12
5．(2024·邯郸一模)对于放热的可逆反应，某一给定转化率下，最大反应速率对应的温度称为最适宜温度。反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH<0在催化剂作用下原料的总转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、原料的总平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图最合理的是( )
A B
C D
√
题号
1
3
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2
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6
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9
10
11
12
C [由于该反应为放热反应，随着温度的升高，SO2的平衡转化率减小；由于反应混合物与催化剂层的接触时间较少，在实际的反应时间内反应还没有达到化学平衡状态，故在相应温度下SO2的转化率低于其平衡转化率。因此，反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)的转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线
示意图可表示如下： 。]
题号
1
3
5
2
4
6
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11
12
6．(2024·青岛一模)向100 mL 0.001 mol·L-1A溶液中逐滴加入等浓度B溶液，反应为A(aq)＋B(aq) AB(aq) ΔH<0。不同温度下充分反应的放热情况如图所示(忽略溶液混合过程中的体积变化，不考虑温度对ΔH的影响)。下列说法错误的是( )
题号
1
3
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2
4
6
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11
12
A．ΔH＝－100.0 kJ·mol-1
B．T1C．T2时，该反应平衡常数约为667
D．T1时，100 mL 0.001 mol·L-1的AB溶液达到平衡时，吸收热量Q<4.3 J
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
C [图中曲线可以看出加入B溶液200 mL和220 mL 时放出的热量相同，则可以判定此时A溶液已经反应完全，则该反应的ΔH＝＝－100.0 kJ·mol-1，故A正确；滴入等体积的B溶液时T1释放的热量更多，该反应正向放热，则T1 A(aq)＋ B(aq) AB(aq)
起始/mol 10-4 2×10-4 0
变化/mol 5×10-5 5×10-5 5×10-5
平衡/mol 5×10-5 1.5×10-4 5×10-5
题号
1
3
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2
4
6
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11
12
平衡时溶液体积为0.3 L，则平衡常数K＝＝2 000，故C错误；T1时，初始投料100 mL 0.001 mol·L-1 A溶液、100 mL 0.001 mol·L-1 B溶液与初始投料200 mL 0.000 5 mol·L-1 AB溶液达到的平衡是等效的，后者平衡时吸收的热量为10 J－5.7 J＝4.3 J，将200 mL 0.000 5 mol·L-1 AB溶液浓缩为 AB溶液，题述平衡正向移动，故T1时，100 mL 0.001 mol·L-1的AB溶液达到平衡时，吸收热量Q<4.3 J，故D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
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11
12
7．(2024·滁州一模)工业上用乙苯与CO2生产苯乙烯，主要反应：
②H2(g)＋CO2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝41 kJ·mol-1
在一定压强和催化剂作用下，向恒容容器中充入等物质的量的乙苯和CO2。达到平衡时，各物质的体积分数随温度的变化如图所示。
ΔH1＝12 5 kJ·mol-1
题号
1
3
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2
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题号
1
3
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2
4
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11
12
下列说法不正确的是( )
A．用液化的方法除去水，有利于提高苯乙烯的平衡转化率
B．苯乙烯和H2的体积分数变化差异的主要原因是CO2消耗H2
C．乙苯的平衡转化率随温度升高而升高，宜采用700 ℃获得更多的苯乙烯
D．当反应混合气体的平均相对分子质量不再变化时，反应达到化学平衡状态
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
C [由图像可知，温度升高到630 ℃左右时，苯乙烯的体积分数较大，温度继续升高，采用700 ℃获得更多的苯乙烯，苯乙烯的体积分数变化不明显，但耗能较大，故宜采用630 ℃获得较多的苯乙烯，C错误。]
题号
1
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11
12
8．(2024·黄山一模)室温下，某溶液初始时仅溶有A，同时发生两个反应：①A B＋C；②A B＋D，反应①的速率可表示为v1＝k1c(A)，反应②的速率可表示为v2＝k2c(A)(k1、k2为速率常数)，图1为T2温度时，该体系中A、B、C、D浓度随时间变化的曲线，图2为反应①和②的ln k～曲线，下列说法正确的是( )
题号
1
3
5
2
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6
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11
12
A．L4表示D浓度随时间变化的曲线
B．t1＝2 s时曲线L1表示的物质的化学反应速率为2 mol·L-1·s-1
C．T2温度时，反应①的活化能比反应②的活化能小
D．若图1的温度降低，t0时刻体系中值变大
√
题号
1
3
5
2
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6
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9
10
11
12
D [由化学方程式可知，两个反应中A都是反应物、B都是生成物，则L2代表A浓度随时间变化的曲线、L1代表B浓度随时间变化的曲线；由图2可知，温度为T2时，平衡常数k1题号
1
3
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11
12
9．(11分)(2025·岳阳模拟)氢能是最具应用前景的绿色能源，下列反应是目前大规模制取氢气的方法之一：
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol-1
回答下列问题：
(1)在T1 ℃时，将0.10 mol CO与0.40 mol H2O(g)充入5 L的恒容密闭容器中，反应达到平衡时，H2的物质的量分数x(H2)＝0.08。
①CO的平衡转化率α＝________%；T1 ℃时，反应平衡常数K＝________(保留2位有效数字)。
40
0.074
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
②由T1 ℃时上述实验数据计算得到v正～x(CO)和v逆～x(H2)的关系如图1所示。若升高温度，反应重新达到平衡，则v正～x(CO)相应的点变为________、v逆～x(H2)相应的点变为________(填图中字母)。(8分)
E
B
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
(2)反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的Arrhenius经验公式的实验数据如图2中曲线所示，已知经验公式为Rln k＝＋C(其中Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。该反应的活化能Ea＝________ kJ·mol-1。(3分)
30.0
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
[解析] (1)①由题意列三段式：
CO(g)＋ H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
起始/mol 0.10 0.40 0 0
转化/mol x x x x
平衡/mol 0.10－x 0.40－x x x
＝0.08，解得x＝0.04，CO的平衡转化率α＝×100%＝40%；T1 ℃时，反应平衡常数K＝
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol-1，平衡时CO的物质的量分数为＝0.12，升高温度时，正、逆反应速率均加快，因此排除F点。正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，再次平衡时CO的物质的量分数大于0.12，因此排除D点，故选E点；对于反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol-1，平衡时H2的物质的量分数为0.08，升高温度时，正、逆反应速率均加快，因此排除A点。正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，再次平衡时H2的物质的量分数减小，结合再次平衡时CO的物质的量分数为E点，因此排除C点，故选B点。
题号
1
3
5
2
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6
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9
10
11
12
(2)已知Arrhenius经验公式为Rln k＝－＋C，根据图像可得①63.0×10-3＝－3.0×10-3Ea＋C，②33.0×10-3＝－4.0×10-3Ea＋C，联立方程解得Ea＝30.0 kJ·mol-1，则反应的活化能为30.0 kJ·mol-1。
题号
1
3
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2
4
6
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9
10
11
12
10．(8分)(2024·大连模拟)在一定条件下，向某0.5 L 恒容密闭容器中充入x mol CO2和y mol H2，发生反应CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－50 kJ·mol-1。
(1)图甲中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系的是曲线________(填“m”或“n”)，判断依据是
________________________________________
__________________________________。(4分)
m
该反应是放热反应，升高温度，化学平衡向吸热反应的方向移动，平衡常数减小
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
(2)若x＝2、y＝3，测得在相同时间内，不同温度下H2的转化率如图乙所示，v逆(a)________(填“>”“<”或“＝”)v逆(c)；T2 K时，起始压强为2.5 MPa，Kp＝______MPa-2(结果保留至小数点后2位；Kp为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)。(4分)
<
9.88
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
[解析] (2)Tav正(a)，故v逆(a) CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
n(始)/mol 2 3 0 0
Δn/mol 0.8 2.4 0.8 0.8
n(平)/mol 1.2 0.6 0.8 0.8
，p平＝1.7 MPa。
平衡时各组分物质的量分数CO2：，H2：，CH3OH：，
H2O：，则Kp＝ MPa-2≈9.88 MPa-2。
题号
1
3
5
2
4
6
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7
9
10
11
12
11．(5分)(2023·湖南卷，T16节选)(1)在913 K、100 kPa下，以水蒸气作稀释气、Fe2O3作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应：
①C6H5C2H5(g) C6H6(g)＋CH2===CH2(g)
②C6H5C2H5(g)＋H2(g) C6H5CH3(g)＋CH4(g)
以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性
S随乙苯转
化率的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的产物是______，
理由是_____________________________________________
_____________________________________________。(3分)
甲苯
主反应生成的氢气能使副反应②的平衡正向移动，甲苯的选择性大于苯的选择性
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
(2)关于本反应体系中催化剂Fe2O3的描述错误的是________(填字母)。(2分)
A．X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构
B．Fe2O3可改变乙苯平衡转化率
C．Fe2O3降低了乙苯脱氢反应的活化能
D．改变Fe2O3颗粒大小不影响反应速率
BD
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
[解析] (1)由题给信息可知，生成C6H5CH==CH2的反应为主反应，则C6H5CH==CH2的选择性最高，曲线a代表C6H5CH==CH2，主反应生成的氢气能使副反应②的平衡正向移动，则甲苯的选择性大于苯的选择性，则曲线b代表甲苯。(2)X射线衍射技术利用衍射原理精确测定物质的晶体结构，A描述正确；Fe2O3为催化剂，催化剂不能改变平衡转化率，B描述错误；催化剂可以降低反应的活化能，C描述正确；改变催化剂颗粒的大小，即改变催化剂的表面积，影响反应速率，D描述错误。
题号
1
3
5
2
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7
9
10
11
12
12．(12分)(2024·山东卷，T20)水煤气是H2的主要来源。研究CaO对C-H2O体系制H2的影响，涉及主要反应如下：
C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) (Ⅰ) ΔH1>0
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) (Ⅱ) ΔH2<0
CaO(s)＋CO2(g) CaCO3(s) (Ⅲ) ΔH3<0
回答下列问题：
(1)C(s)＋CaO(s)＋2H2O(g) CaCO3(s)＋2H2(g)的焓变ΔH＝____________________(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)。(2分)
ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
(2)压力p下，C-H2O-CaO体系达平衡后，图示温度范围内C(s)已完全反应，CaCO3(s)在T1温度时完全分解。气相中CO、CO2和H2摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则a曲线对应物质为__________(填化学式)。当温度高于T1时，随温度升高c曲线对应物质摩尔分数逐渐降低的原因是_________________________________________
_________________________________________
_______________________________。(3分)
H2
当温度高于T1，CaCO3(s)已完全分解，只发生反应Ⅱ，温度升高，反应Ⅱ逆向移动，所以CO2的摩尔分数减小
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
(3)压力p下、温度为T0时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常数Kp＝________；此时气体总物质的量为4.0 mol，则CaCO3(s)的物质的量为________mol；若向平衡体系中通入少量CO2(g)，重新达平衡后，分压p(CO2)________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，p(CO)将________。(7分)
0.5
不变
不变
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
[解析] (1)已知三个反应：
Ⅰ．C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)
Ⅱ．CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
Ⅲ．CaO(s)＋CO2(g) CaCO3(s)
设目标反应C(s)＋CaO(s)＋2H2O(g) CaCO3(s)＋2H2(g)为Ⅳ，根据盖斯定律，Ⅳ＝Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ，所以ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
题号
1
3
5
2
4
6
8
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9
10
11
12
(2)图示温度范围内C(s)已完全反应，则反应Ⅰ已经进行完全，反应Ⅱ和Ⅲ均为放热反应，从开始到T1，温度不断升高，反应Ⅱ和Ⅲ逆向移动，依据反应Ⅱ，H2量减小，摩尔分数减小，CO量升高，摩尔分数增大，且二者摩尔分数变化斜率相同，所以a曲线代表H2的摩尔分数随温度的变化，则c曲线代表CO2的摩尔分数随温度的变化，开始到T1，CO2的摩尔分数升高，说明在这段温度范围内，反应Ⅲ占主导，当温度高于T1，CaCO3(s)已完全分解，只发生反应Ⅱ，所以CO2的摩尔分数减小。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
(3)①压力p下、温度为T0时，H2、CO、CO2的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则H2O(g)的摩尔分数为1－0.5－0.15－0.05＝0.3，则反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常数Kp＝。
②设起始状态1 mol C(s)、x mol H2O(g)，反应Ⅰ进行完全，反应Ⅱ转化了a mol CO，反应Ⅲ转化了b mol CO2。
则列出三段式：
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
C(s)＋H2O===CO＋ H2
起/mol 1 x 0 0
转/mol 1 1 1 1
平/mol 0 x－1 1 1
CO＋H2O CO2＋H2
转/mol a a a a
CaO(s)＋CO2 CaCO3(s)
转/mol b b
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
根据平衡时H2、CO、CO2的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则有＝0.5、＝0.15、＝0.05，解出x＝，则n(总)＝x＋1－b＝，而由于平衡时n(总)＝4 mol，则n(CaCO3)＝ mol＝0.5 mol。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
12
③若向平衡体系中通入少量CO2(g)，重新达平衡后，反应CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s)的Kp＝，温度不变，Kp不变，则分压p(CO2)不变；体系中增加了CO2(g)，若反应Ⅱ逆向移动，在CO2分压不变的前提下，CO、H2O的分压增大，H2分压减小，则反应Ⅱ的Kp将会发生变化，与事实不符，所以为了保证Ⅱ的Kp也不变，最终所有物质的分压均不变，即p(CO)不变。
谢 谢 ！课时数智作业(三十七) 化学反应速率与平衡的图像
(建议用时：45分钟 总分：60分)
(每小题只有一个选项正确，每小题3分，共24分)
1．(人教版选择性必修1内容改编)汽车尾气中产生NO的反应为N2(g)＋O2(g) 2NO(g)，一定条件下，等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应，如图，曲线a表示该反应在温度T下N2浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2浓度随时间的变化。下列说法正确的是( )
A．温度T下，混合气体的密度不变，说明反应达到平衡
B．温度T下，该反应的平衡常数K＝
C．曲线a对应条件下，Q(d)>K
D．曲线b对应的条件改变一定是升高温度
2．其他条件不变时，只改变某一条件，化学反应aA(g)＋B(g) cC(g)的变化图像如下(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示转化率)。据此分析下列说法正确的是( )
A．在反应Ⅰ中，若p1>p2，则此反应的ΔS>0
B．在反应Ⅲ中，若T1>T2，则该反应能自发进行
C．由反应Ⅱ可知，正反应为吸热反应
D．由反应Ⅱ可知，该反应在任意温度下均可自发进行
3．下列图示与对应的叙述相符的是( )
A．图1表示反应：mA(s)＋nB(g) pC(g) ΔH>0，在一定温度下，平衡时B的百分含量(B%)随压强变化的关系如图所示，x点的正反应速率小于逆反应速率
B．图2是可逆反应：A(g)＋B(s) C(s)＋D(g) ΔH>0的速率-时间图像，在t1时刻改变条件一定是加入催化剂
C．图3表示对于化学反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，A的百分含量与温度(T)的变化情况，则该反应的ΔH<0
D．图4所示图中的阴影部分面积的含义是v正－v逆
4．(2025·北京朝阳模拟)CO2催化加氢制甲醇，在减少CO2排放的同时实现了CO2的资源化，该反应可表示为CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，保持起始反应物n(H2)∶n(CO2)＝3∶1，T＝250 ℃时x(CH3OH)随压强变化的曲线和p＝5×105 Pa时x(CH3OH)随温度变化的曲线如图所示。
已知：x(CH3OH)表示平衡体系中甲醇的物质的量分数。
下列说法正确的是( )
A．该反应ΔH>0
B．a、b交点处化学平衡常数值相同
C．当x(CH3OH)＝0.10时，H2的平衡转化率约为33%
D．当p＝5×105 Pa，T＝250 ℃时，达平衡后x(CH3OH)<0.05
5．(2024·邯郸一模)对于放热的可逆反应，某一给定转化率下，最大反应速率对应的温度称为最适宜温度。反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH<0在催化剂作用下原料的总转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、原料的总平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图最合理的是( )
A B
C D
6．(2024·青岛一模)向100 mL 0.001 mol·L-1A溶液中逐滴加入等浓度B溶液，反应为A(aq)＋B(aq) AB(aq) ΔH<0。不同温度下充分反应的放热情况如图所示(忽略溶液混合过程中的体积变化，不考虑温度对ΔH的影响)。下列说法错误的是( )
A．ΔH＝－100.0 kJ·mol-1
B．T1C．T2时，该反应平衡常数约为667
D．T1时，100 mL 0.001 mol·L-1的AB溶液达到平衡时，吸收热量Q<4.3 J
7．(2024·滁州一模)工业上用乙苯与CO2生产苯乙烯，主要反应：
①(g) (g)＋H2(g) ΔH1＝125 kJ·mol-1
②H2(g)＋CO2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝41 kJ·mol-1
在一定压强和催化剂作用下，向恒容容器中充入等物质的量的乙苯和CO2。达到平衡时，各物质的体积分数随温度的变化如图所示。
下列说法不正确的是( )
A．用液化的方法除去水，有利于提高苯乙烯的平衡转化率
B．苯乙烯和H2的体积分数变化差异的主要原因是CO2消耗H2
C．乙苯的平衡转化率随温度升高而升高，宜采用700 ℃获得更多的苯乙烯
D．当反应混合气体的平均相对分子质量不再变化时，反应达到化学平衡状态
8．(2024·黄山一模)室温下，某溶液初始时仅溶有A，同时发生两个反应：①A B＋C；②A B＋D，反应①的速率可表示为v1＝k1c(A)，反应②的速率可表示为v2＝k2c(A)(k1、k2为速率常数)，图1为T2温度时，该体系中A、B、C、D浓度随时间变化的曲线，图2为反应①和②的ln k~曲线，下列说法正确的是( )
A．L4表示D浓度随时间变化的曲线
B．t1＝2 s时曲线L1表示的物质的化学反应速率为2 mol·L-1·s-1
C．T2温度时，反应①的活化能比反应②的活化能小
D．若图1的温度降低，t0时刻体系中值变大
9．(11分)(2025·岳阳模拟)氢能是最具应用前景的绿色能源，下列反应是目前大规模制取氢气的方法之一：
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol-1
回答下列问题：
(1)在T1 ℃时，将0.10 mol CO与0.40 mol H2O(g)充入5 L的恒容密闭容器中，反应达到平衡时，H2的物质的量分数x(H2)＝0.08。
①CO的平衡转化率α＝________%；T1 ℃时，反应平衡常数K＝________(保留2位有效数字)。
②由T1 ℃时上述实验数据计算得到v正~x(CO)和v逆~x(H2)的关系如图1所示。若升高温度，反应重新达到平衡，则v正~x(CO)相应的点变为________、v逆~x(H2)相应的点变为________(填图中字母)。(8分)
(2)反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的Arrhenius经验公式的实验数据如图2中曲线所示，已知经验公式为Rln k＝－＋C(其中Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。该反应的活化能Ea＝____________ kJ·mol-1。(3分)
10．(8分)(2024·大连模拟)在一定条件下，向某0.5 L 恒容密闭容器中充入x mol CO2和y mol H2，发生反应CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－50 kJ·mol-1。
(1)图甲中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系的是曲线________(填“m”或“n”)，判断依据是________________________。(4分)
(2)若x＝2、y＝3，测得在相同时间内，不同温度下H2的转化率如图乙所示，v逆(a)________(填
“>”“<”或“＝”)v逆(c)；T2 K时，起始压强为2.5 MPa，Kp＝______MPa-2(结果保留至小数点后2位；Kp为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)。(4分)
11．(5分)(2023·湖南卷，T16节选)(1)在913 K、100 kPa下，以水蒸气作稀释气、Fe2O3作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应：
①C6H5C2H5(g) C6H6(g)＋CH2CH2(g)
②C6H5C2H5(g)＋H2(g) C6H5CH3(g)＋CH4(g)
以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S(S＝×100%)随乙苯转化率
的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的产物是________，理由是________________________________。(3分)
(2)关于本反应体系中催化剂Fe2O3的描述错误的是________(填字母)。(2分)
A．X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构
B．Fe2O3可改变乙苯平衡转化率
C．Fe2O3降低了乙苯脱氢反应的活化能
D．改变Fe2O3颗粒大小不影响反应速率
12．(12分)(2024·山东卷，T20)水煤气是H2的主要来源。研究CaO对C-H2O体系制H2的影响，涉及主要反应如下：
C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) (Ⅰ)
ΔH1>0
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) (Ⅱ)
ΔH2<0
CaO(s)＋CO2(g) CaCO3(s) (Ⅲ)
ΔH3<0
回答下列问题：
(1)C(s)＋CaO(s)＋2H2O(g) CaCO3(s)＋2H2(g)的焓变ΔH＝______________(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)。(2分)
(2)压力p下，C-H2O-CaO体系达平衡后，图示温度范围内C(s)已完全反应，CaCO3(s)在T1温度时完全分解。气相中CO、CO2和H2摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则a曲线对应物质为__________(填化学式)。当温度高于T1时，随温度升高c曲线对应物质摩尔分数逐渐降低的原因是______________。(3分)
(3)压力p下、温度为T0时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常数Kp＝________；此时气体总物质的量为4.0 mol，则CaCO3(s)的物质的量为________mol；若向平衡体系中通入少量CO2(g)，重新达平衡后，分压p(CO2)________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，p(CO)将________。(7分)
课时数智作业(三十七)
1．B [温度T下，密度是不变的量，不能判定平衡状态，A错误；d点反应向正反应方向进行，Q(d)2．B [在反应Ⅰ中，若p1>p2，由题图可知，温度相同时，增大压强，A的平衡转化率增大，说明平衡正向移动，则a＋1>c，即此反应的ΔS<0，A项错误；在反应Ⅲ中，同一温度下，增大压强，A的转化率不变，说明反应前后气体分子数相等，则a＋1＝c，可认为反应前后熵不变，若T1>T2，由题图可知，升高温度，A的平衡转化率降低，说明正反应是放热反应，所以ΔH<0，则ΔG＝ΔH－TΔS<0，反应能自发进行，B项正确；在反应Ⅱ中，在T1温度下反应先达到平衡，说明T1>T2，升高温度，C的物质的量减少，则平衡逆向移动，说明该反应的正反应为放热反应，C项错误；在反应Ⅱ中，无法确定化学反应的熵变，因此无法判断反应自发进行的条件，D项错误。]
3．C [由图1可知，x点尚未平衡，此压强下平衡时B的百分含量比x点时的要小，则体系处于从正反应建立平衡的过程中，则x点的正反应速率大于逆反应速率，故A错误；该反应是气体体积不变的反应，由图2可知，t1时刻条件改变时，正、逆反应速率增大，但依然相等，说明平衡不移动，则改变的条件可能是加入催化剂，也可能是增大压强，故B错误；由图3可知，M点时A的百分含量最低，说明M点反应达到平衡，M点前为平衡的形成过程，M点后为平衡移动过程，由M点后，温度升高，A的百分含量增大可知，平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应，ΔH<0，故C正确；图4中的阴影部分面积表示反应物浓度和生成物浓度的改变值的差值，即(v正－v逆)t，故D错误。]
4．C [该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，甲醇的物质的量分数增大，则曲线a表示T＝250 ℃时x(CH3OH)随压强的变化，曲线b表示p＝5×105 Pa时x(CH3OH)随温度的变化，由图可知，升高温度，x(CH3OH)减小，说明平衡逆向移动，该反应ΔH<0，A错误；平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，由图可知，a、b交点处，b曲线对应反应温度小于250 ℃，则a、b交点处化学平衡常数值不相同，B错误； 设起始二氧化碳和氢气的物质的量为1 mol和3 mol，平衡时生成甲醇为a mol，由题意可建立如下三段式：
CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
起始/mol 1 3 0 0
转化/mol a 3a a a
平衡/mol 1－a 3－3a a a
当x(CH3OH)＝0.10时，可得：＝0.1，解得a＝ mol，则氢气的转化率为×100%≈33%，C正确；由图可知，p＝5×105 Pa，T＝250 ℃时，达平衡后x(CH3OH)>0.05，D错误。]
5．C [由于该反应为放热反应，随着温度的升高，SO2的平衡转化率减小；由于反应混合物与催化剂层的接触时间较少，在实际的反应时间内反应还没有达到化学平衡状态，故在相应温度下SO2的转化率低于其平衡转化率。因此，反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)的转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图可表示如下：
。]
6．C [图中曲线可以看出加入B溶液200 mL和220 mL时放出的热量相同，则可以判定此时A溶液已经反应完全，则该反应的ΔH＝－＝－100.0 kJ·mol-1，故A正确；滴入等体积的B溶液时T1释放的热量更多，该反应正向放热，则T1 A(aq)＋ B(aq) AB(aq)
起始/mol 10-4 2×10-4 0
变化/mol 5×10-5 5×10-5 5×10-5
平衡/mol 5×10-5 1.5×10-4 5×10-5
平衡时溶液体积为0.3 L，则平衡常数K＝＝2 000，故C错误；T1时，初始投料100 mL 0.001 mol·L-1 A溶液、100 mL 0.001 mol·L-1 B溶液与初始投料200 mL 0.000 5 mol·L-1 AB溶液达到的平衡是等效的，后者平衡时吸收的热量为10 J－5.7 J＝4.3 J，将200 mL 0.000 5 mol·L-1 AB溶液浓缩为100 mL 0.001 mol·L-1 AB溶液，题述平衡正向移动，故T1时，100 mL 0.001 mol·L-1的AB溶液达到平衡时，吸收热量Q<4.3 J，故D正确。]
7．C [由图像可知，温度升高到630 ℃左右时，苯乙烯的体积分数较大，温度继续升高，采用700 ℃获得更多的苯乙烯，苯乙烯的体积分数变化不明显，但耗能较大，故宜采用630 ℃获得较多的苯乙烯，C错误。]
8．D [由化学方程式可知，两个反应中A都是反应物、B都是生成物，则L2代表A浓度随时间变化的曲线、L1代表B浓度随时间变化的曲线；由图2可知，温度为T2时，平衡常数k19．解析：(1)①由题意列三段式：
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
起始/mol 0.10 0.40 0 0
转化/mol x x x x
平衡/mol 0.10－x 0.40－x x x
＝0.08，解得x＝0.04，CO的平衡转化率α＝×100%＝40%；T1 ℃时，反应平衡常数K＝≈0.074；②对于反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol-1，平衡时CO的物质的量分数为＝0.12，升高温度时，正、逆反应速率均加快，因此排除F点。正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，再次平衡时CO的物质的量分数大于0.12，因此排除D点，故选E点；对于反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol-1，平衡时H2的物质的量分数为0.08，升高温度时，正、逆反应速率均加快，因此排除A点。正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，再次平衡时H2的物质的量分数减小，结合再次平衡时CO的物质的量分数为E点，因此排除C点，故选B点。(2)已知Arrhenius经验公式为Rln k＝－＋C，根据图像可得①63.0×10-3＝－3.0×10-3Ea＋C，②33.0×10-3＝－4.0×10-3Ea＋C，联立方程解得Ea＝30.0 kJ·mol-1，则反应的活化能为30.0 kJ·mol-1。
答案：(1)①40 0.074 ②E B (2)30.0
10．解析：(2)Tav正(a)，故v逆(a) CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
n(始)/mol 2 3 0 0
Δn/mol 0.8 2.4 0.8 0.8
n(平)/mol 1.2 0.6 0.8 0.8
，p平＝1.7 MPa。
平衡时各组分物质的量分数CO2：，H2：，CH3OH：，H2O：，则Kp＝ MPa-2≈9.88 MPa-2。
答案：(1)m 该反应是放热反应，升高温度，化学平衡向吸热反应的方向移动，平衡常数减小 (2)< 9.88
11．解析：(1)由题给信息可知，生成C6H5CH→CH2的反应为主反应，则C6H5CH→CH2的选择性最高，曲线a代表C6H5CH→CH2，主反应生成的氢气能使副反应②的平衡正向移动，则甲苯的选择性大于苯的选择性，则曲线b代表甲苯。(2)X射线衍射技术利用衍射原理精确测定物质的晶体结构，A描述正确；Fe2O3为催化剂，催化剂不能改变平衡转化率，B描述错误；催化剂可以降低反应的活化能，C描述正确；改变催化剂颗粒的大小，即改变催化剂的表面积，影响反应速率，D描述错误。
答案：(1)甲苯 主反应生成的氢气能使副反应②的平衡正向移动，甲苯的选择性大于苯的选择性
(2)BD
12．解析：(1)已知三个反应：
Ⅰ.C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
Ⅲ.CaO(s)＋CO2(g) CaCO3(s)
设目标反应C(s)＋CaO(s)＋2H2O(g) CaCO3(s)＋2H2(g)为Ⅳ，根据盖斯定律，Ⅳ＝Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ，所以ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
(2)图示温度范围内C(s)已完全反应，则反应Ⅰ已经进行完全，反应Ⅱ和Ⅲ均为放热反应，从开始到T1，温度不断升高，反应Ⅱ和Ⅲ逆向移动，依据反应Ⅱ，H2量减小，摩尔分数减小，CO量升高，摩尔分数增大，且二者摩尔分数变化斜率相同，所以a曲线代表H2的摩尔分数随温度的变化，则c曲线代表CO2的摩尔分数随温度的变化，开始到T1，CO2的摩尔分数升高，说明在这段温度范围内，反应Ⅲ占主导，当温度高于T1，CaCO3(s)已完全分解，只发生反应Ⅱ，所以CO2的摩尔分数减小。
(3)①压力p下、温度为T0时，H2、CO、CO2的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则H2O(g)的摩尔分数为1－0.5－0.15－0.05＝0.3，则反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常数Kp＝。
②设起始状态1 mol C(s)、x mol H2O(g)，反应Ⅰ进行完全，反应Ⅱ转化了a mol CO，反应Ⅲ转化了b mol CO2。
则列出三段式：
C(s)＋H2O===CO＋H2
起/mol 1 x 0 0
转/mol 1 1 1 1
平/mol 0 x－1 1 1
CO＋H2O CO2＋H2
转/mol a a a a
CaO(s)＋CO2 CaCO3(s)
转/mol b b
根据平衡时H2、CO、CO2的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则有＝0.5、＝0.15、＝0.05，解出x＝，a＝，b＝，则n(总)＝x＋1－b＝＋1－，而由于平衡时n(总)＝4 mol，则n(CaCO3)＝× mol＝0.5 mol。
③若向平衡体系中通入少量CO2(g)，重新达平衡后，反应CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s)的Kp＝，温度不变，Kp不变，则分压p(CO2)不变；体系中增加了CO2(g)，若反应Ⅱ逆向移动，在CO2分压不变的前提下，CO、H2O的分压增大，H2分压减小，则反应Ⅱ的Kp将会发生变化，与事实不符，所以为了保证Ⅱ的Kp也不变，最终所有物质的分压均不变，即p(CO)不变。
答案：(1)ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
(2)H2 当温度高于T1，CaCO3(s)已完全分解，只发生反应Ⅱ，温度升高，反应Ⅱ逆向移动，所以CO2的摩尔分数减小
(3) 0.5 不变 不变
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