模板03化學反應速率與平衡圖像分析識識·題型解讀考情分析+命題預測/技巧解讀明·模板構建答題模板+技巧點撥技法01速率-時間圖像技法02含量/轉化率-時間-壓強/溫度圖像技法03轉化率(或含量)—溫度/壓強圖像技法04工業生產中的速率和平衡圖像通·模板運用真題示例+模板答題+變式訓練練·模板演練最新模擬、預測考向本節導航化學反應化學反應速率和平衡圖像題的呈現方式變得越來越新穎，如試題中涉及的圖像已不僅僅是速率與簡單的化學平衡，研究體系也已不是單純的氣相體系，往往根據實際工業生產，更多的是研究復雜液相反應體系，坐標參數也不再局限于時間、溫度、壓強、速率、轉化率、百分含量，而是有更多的變量，像物質的量之比、氣體分壓或離子濃度的對數或負對數等，分析投料比、轉化率、產率的變化。多變量圖象題是高考考查的一個方向和趨勢，它是指在一個圖上存在多個變量的圖象，此類題的特點是：一方面信息量大，考查了讀圖能力；另一方面多變量的存在，考查了分析推理能力，在新課標高考中受到命題者的青睞。第一步：仔細審題閱讀題目獲取對解題有價值的信息，排除無效信息，并作標記。第二步：確定變量明確橫、縱軸代表的物理量，確定變量。第三步：分析圖像分析不同類型的圖像的變化趨勢，選擇不同的特殊點或添加輔助線。①關注曲線的走向和變化趨勢，分析變化的原因；②關注起點、拐點、交叉點、平衡點、標有具體坐標的點、含量或轉化率相同的點、終點、按化學計量數投料點的含義；③判斷是否要作輔助線，如等溫線、等壓線、等時間線等。第四步：綜合判斷圖表與原理整合，逐項分析圖表，根據相關反應原理（特別是影響因素及使用前提條件等）及題干信息進行分析判斷。技法01速率-時間圖像1．常見圖像形式(1)速率-時間圖像常見含“斷點”的速率變化圖像分析圖像t1時刻所改變的條件溫度升高降低升高降低正反應為放熱反應正反應為吸熱的反應壓強增大減小增大減小正反應為氣體物質的量增大的反應正反應為氣體物質的量減小的反應當可逆反應達到一種平衡后，若某一時刻外界條件發生改變，都可能使速率—時間圖像的曲線出現不連續的情況，根據出現“斷點”前后的速率大小，即可對外界條件的變化情況作出判斷。t1時刻改變的條件是使用催化劑或可能加壓(僅適用于反應前后氣體物質的量不變的反應)。2．析圖關鍵①找平衡點：c（或n）保持不變的點。②找出曲線變化的影響因素，若存在多種影響因素，根據曲線變化趨勢確定哪種因素是主要因素。技法02含量/轉化率-時間-壓強/溫度圖像1．常見圖像形式圖Ⅰ．T2下先達到平衡，則T2＞T1，溫度升高，生成物含量降低，平衡逆向移動，正反應是放熱反應。圖Ⅱ．p2下先達到平衡，則p2＞p1，壓強增大，反應物的轉化率減小，說明正反應是反應前后分子數增大的反應。圖Ⅲ．生成物的百分含量不變，說明平衡不發生移動，但反應速率a＞b，故a可能使用了催化劑；若該反應是反應前后分子數相等的可逆反應，a也可能是增大壓強(壓縮體積)。2．析圖關鍵1“先拐先平數值大”。在化學平衡圖像中，先出現拐點的反應先達到平衡，先出現拐點的曲線表示的溫度較高、壓強較大或使用了催化劑。2正確掌握圖像中反應規律的判斷方法。技法03轉化率(或含量)—溫度/壓強圖像1．常見圖像形式：(1)恒壓線圖像當壓強相等（任意一條恒壓線）時溫度升高，A的轉化率增大，平衡正向移動，這則正反應為吸熱反應。當溫度相等時，即作垂直于橫軸的輔助線，與三條恒壓線交于三點，這三點自下而上壓強增大，A的妝化率增大，平衡正向移動，則正反應為反應前后氣體分子數減小的反應。(2)恒溫線圖像當溫度相等(任意一條等溫線)時，增大壓強，A的轉化率增大，說明增大壓強平衡正向移動，即正反應是氣體體積減小的反應。當壓強相等時，在圖3中作直線，與兩條等溫線交于兩點，這兩點自下而上為降低溫度，A的轉化率增大，說明降低溫度平衡正向移動，即正反應為放熱反應。(3)含量（轉化率）—溫度曲線①對于反應aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)ΔH＜0。M點之前，溫度越高，反應速率越大，反應物濃度減小或生成物濃度增大；M點時達到平衡狀態；M點之后，溫度升高，反應物濃度增大或生成物濃度減小。發生變化的原因有：a．反應放熱，升溫，平衡逆向移動；b．溫度升高，催化劑活性降低，反應速率減小，反應可能未達到平衡狀態。②平衡轉化率-溫度曲線如圖所示曲線是其他條件不變時，某反應物的平衡轉化率與溫度的關系曲線。圖中標出的圖像曲線上的點全為對應條件下的平衡點。2．析圖關鍵——關注曲線變化趨勢，采取“定一議二”法。在化學平衡圖像中，包括縱坐標、橫坐標和曲線所表示的三個量。確定橫坐標所表示的量，討論縱坐標與曲線的關系，或者確定縱坐標所表示的量，討論橫坐標與曲線的關系，即“定一議二”。技法04工業生產中的速率和平衡圖像1．含量/轉化率—投料比圖像以恒溫恒容密閉容器中發生反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，在不同溫度平衡時生成物C的體積分數與投料比的關系為例：曲線上的點均為不同溫度下對應投料比下的平衡點，n(A)：n(B)=a時，平衡時C的體積分數最大。一定條件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化劑對燃煤煙氣進行回收，使SO2轉化生成S。催化劑不同，其2．溫度—選擇性圖像以一定條件下，使用不同催化劑在相同時間內2SO2+O22SO3，SO2的轉化率隨反應溫度的變化圖像為例。340℃左右，催化劑的催化能力較大，二氧化硫的轉化率也是較大，反應速率較快，所以選擇Fe2O3作催化劑，最適宜溫度為340℃左右；a點以后，催化劑催化能力需要維持在一定的溫度下，溫度太高，催化劑活性可能會降低。類型01時間圖像1．（2023·遼寧卷）一定條件下，酸性KMnO4溶液與H2C2O4發生反應，Mn(Ⅱ)起催化作用，過程中不同價態含Mn粒子的濃度隨時間變化如下圖所示。下列說法正確的是A．Mn(Ⅲ)不能氧化H2C2O4B．隨著反應物濃度的減小，反應速率逐漸減小C．該條件下，Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存D．總反應為：2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O【答案】C【第一步確定變量】該圖像縱坐標為不同價態Mn的濃度，橫坐標為時間。【第二步分析圖像】【第三步綜合判斷】H2C2O4為弱酸，在離子方程式中應以化學式保留，總反應為2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，D錯誤。1．（2023·山東卷）一定條件下，化合物E和TFAA合成H的反應路徑如下：已知反應初始E的濃度為0.10mol?L-1，TFAA的濃度為0.08mol?L-1，部分物種的濃度隨時間的變化關系如圖所示，忽略反應過程中的體積變化。下列說法正確的是A．t1時刻，體系中有E存在B．t2時刻，體系中無F存在C．E和TFAA反應生成F的活化能很小D．反應達平衡后，TFAA的濃度為0.08mol?L-12．（2024·黑吉遼卷）異山梨醇是一種由生物質制備的高附加值化學品，150℃時其制備過程及相關物質濃度隨時間變化如圖所示，15h后異山梨醇濃度不再變化。下列說法錯誤的是A．時，反應②正、逆反應速率相等B．該溫度下的平衡常數：①>②C．平均速率(異山梨醇)D．反應②加入催化劑不改變其平衡轉化率類型02壓強/溫度圖像2．（2023·湖南卷）向一恒容密閉容器中加入和一定量的，發生反應：。的平衡轉化率按不同投料比隨溫度的變化曲線如圖所示。下列說法錯誤的是A．x1<x2B．反應速率：vb正>vc正C．點a、b、c對應的平衡常數：Ka<Kb=KcD．反應溫度為，當容器內壓強不變時，反應達到平衡狀態【答案】B【第一步確定變量】CH4的平衡轉化率按不同投料比隨溫度的變化曲線。【第二步分析圖像】【第三步綜合判斷】該反應為氣體分子數增大的反應，反應進行時壓強發生改變，所以溫度一定時，當容器內壓強不變時，反應達到平衡狀態，D正確。1．（2022·廣東卷）恒容密閉容器中，BaSO4(s)+4H2(g)BaS(s)+4H2O(g)在不同溫度下達平衡時，各組分的物質的量(n)如圖所示。下列說法正確的是A．該反應的ΔH<0B．a為n(H2O)隨溫度的變化曲線C．向平衡體系中充入惰性氣體，平衡不移動D．向平衡體系中加入BaSO4，H2的平衡轉化率增大2．在一恒容的密閉容器中充入0.1mol·L－1CO2、0.1mol·L－1CH4，在一定條件下發生反應：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，測得CH4平衡轉化率與溫度、壓強關系如圖，下列有關說法不正確的是()A．上述反應的ΔH<0B．壓強：p4>p3>p2>p1C．1100℃時該反應的平衡常數約為1.64D．壓強為p4時，在y點：v正>v逆類型03工業生產中的速率和平衡圖像3．（2024·湖南卷）恒壓下，向某密閉容器中充入一定量的和，發生如下反應：主反應：

副反應：

在不同溫度下，反應達到平衡時，測得兩種含碳產物的分布分數隨投料比x(物質的量之比)的變化關系如圖所示，下列說法正確的是A．投料比x代表B．曲線c代表乙酸的分布分數C．，D．L、M、N三點的平衡常數：K(L)=K(M)>K(N)【答案】D【第一步確定變量】該圖像為在不同溫度下兩種含碳產物的分布分數隨投料比x(物質的量之比)的變化曲線。【第二步分析圖像】【第三步綜合判斷】L、M、N三點對應副反應ΔH2<0，且TN>TM=TL，升高溫度平衡逆向移動，K(L)=K(M)=K(N)，D正確。1．（2022·江蘇卷）乙醇-水催化重整可獲得H2。其主要反應為C2H5OH(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g)ΔH=173.3kJ·mol-1；CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ·mol-1。在1.0×105Pa、n始(C2H5OH)：n始(H2O)=1:3時，若僅考慮上述反應，平衡時CO2和CO的選擇性及H2的產率隨溫度的變化如圖所示。CO的選擇性，下列說法正確的是A．圖中曲線①表示平衡時H2產率隨溫度的變化B．升高溫度，平衡時CO的選擇性增大C．一定溫度下，增大可提高乙醇平衡轉化率D．一定溫度下，加入CaO(s)或選用高效催化劑，均能提高平衡時H2產率2．（2024·江蘇卷）二氧化碳加氫制甲醇的過程中的主要反應(忽略其他副反應)為：①

②

、下，將一定比例、混合氣勻速通過裝有催化劑的絕熱反應管。裝置及L1、L2、L3…位點處(相鄰位點距離相同)的氣體溫度、CO和的體積分數如圖所示。下列說法正確的是A．L4處與L5處反應①的平衡常數K相等B．反應②的焓變C．L6處的的體積分數大于L5處D．混合氣從起始到通過L1處，CO的生成速率小于的生成速率1．生產硫酸的主要反應：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＜0。圖中L(L1、L2)、X可分別代表壓強或溫度。下列說法正確的是()A．X代表壓強B．L1＞L2C．A、B兩點對應的平衡常數相同D．一定溫度下，當混合氣中n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)＝2∶1∶2時，反應一定達到平衡2．一定條件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g)CH2=CH2(g)＋4H2O(g)；已知溫度對CO2的平衡轉化率和催化劑催化效率的影響如圖，下列說法不正確的是()A．該反應的逆反應為吸熱反應B．平衡常數：KM>KNC．生成乙烯的速率：v(N)一定大于v(M)D．當溫度高于250℃，升高溫度，催化劑的催化效率降低3．一定條件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化劑對燃煤煙氣進行回收，使SO2轉化生成S。催化劑不同，其他條件相同(濃度、溫度、壓強)情況下，相同時間內SO2的轉化率隨反應溫度的變化如圖，下列說法不正確的是()A．不考慮催化劑價格因素，選擇Fe2O3作催化劑可以節約能源B．選擇Fe2O3作催化劑，最適宜溫度為340℃左右C．a點后SO2的轉化率減小的原因可能是溫度升高催化劑活性降低D．其他條件相同的情況下，選擇Cr2O3作催化劑，SO2的平衡轉化率最小4．反應Si(s)＋3HCl(g)SiHCl3(g)＋H2(g)ΔH是工業上制備高純硅的重要中間過程。一定壓強下，起始投入原料eq\f(n（HCl）,n（Si）)的值和溫度與SiHCl3的平衡產率的變化關系如圖所示。下列說法錯誤的是()A．該反應為放熱反應，ΔH＜0B．M、N點SiHCl3的分壓：M＞NC．eq\f(n（HCl）,n（Si）)的值越大SiHCl3平衡產率越高D．M、N點的逆反應速率：vM＞vN5．一定條件下，6H2(g)＋2CO2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)，CO2平衡轉化率隨溫度變化如圖所示，對a、b、c三點對應情況的分析，合理的是()A．CO2物質的量分數：a>bB．C2H5OH體積分數：a<cC．平衡常數：Ka>Kc>KbD．反應速率：va(CO2)<vb(CO2)6．在恒容密閉容器中進行反應：2CO2(g)＋6H2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)ΔH。在某壓強下起始時按不同氫碳比eq\f(n（H2）,n（CO2）)投料(如圖中曲線①②③)，測得CO2的平衡轉化率與溫度的關系如圖所示，下列有關說法正確的是()A．該反應的ΔH>0B．氫碳比：①<②<③C．其他條件不變的情況下，增大容器的體積可提高CO2的轉化率D．若起始CO2的濃度為2mol·L－1、H2為4mol·L－1，在圖中曲線③氫碳比條件下進行，則400K時該反應的平衡常數數值約為1.77．恒壓下，NO和O2在起始濃度一定的條件下發生反應，在相同時間內，測得不同溫度下NO轉化為NO2的轉化率如圖中實線所示(圖中虛線表示相同條件下NO的平衡轉化率隨溫度的變化)。下列說法不正確的是()A．反應2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH<0B．圖中X點所示條件下，由于測定時間較短，反應未達到平衡C．從X→Y過程中，平衡逆向移動，O2的質量減少D．380℃下，c平衡(O2)＝5.0×10－4mol·L－1，NO平衡轉化率為50%，則平衡常數K＝20008．CO2經催化加氫可合成乙烯：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)。0.1MPa時，按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，測得不同溫度下平衡時體系中各物質濃度的關系如圖，下列敘述不正確的是()A．該反應的ΔH＜0B．曲線b代表H2O的濃度變化C．N點和M點所處的狀態c(H2)不一樣D．其他條件不變，T1℃、0.2MPa下反應達平衡時c(H2)比M點大9．的回收和利用是實現“碳中和”的有效途徑。在一恒容密閉反應器中充入體積之比為的和，發生反應：①，②。在相同時間內，的轉化率、的選擇性[的選擇性]與溫度的關系如圖所示。下列敘述錯誤的是A．溫度高于時，主要發生反應②B．溫度低于時，的選擇性隨溫度升高而增大C．平衡時，再充入和，再次達到平衡時，的物質的量增大D．下反應達到平衡時，、、的濃度之比為10．（2024·湖南永州·三模）室溫下，在P和Q濃度相等的混合溶液中，同時發生反應①P＋Q=X＋Z和反應②P＋Q=Y＋Z，反應①和②的速率方程分別是v1=k1c2(P)、v2=k2c2(P)(k1、k2為速率常數)。反應過程中，Q、X的濃度隨時間變化情況如圖所示。下列說法錯誤的是A．反應開始后，體系中X和Y的濃度之比保持不變B．45min時Z的濃度為0.4mol·L-1C．反應①的活化能比反應②的活化能大D．如果反應能進行到底，反應結束時，有40%的P轉化為Y11．（2024·安徽合肥·三模）已知雙環戊二烯解聚成環戊二烯的反應為

。若將3mol雙環戊二烯通入2L恒容密閉容器中，測得℃和℃下n（雙環戊二烯或環戊二烯）隨時間的變化如圖所示，℃時反應到a點恰好達到平衡。下列有關說法錯誤的是A．T1>T2B．℃時，0~2h內的平均反應速率：v(環戊二烯)mol?L?hC．℃時，當容器內的氣體壓強為起始的1.5倍時：v(正)(逆)D．℃時，反應恰好達到平衡時：44.8mol(環戊二烯)mol12．（2024·北京師范大學附屬中學三模）CH4和CO2聯合重整能減少溫室氣體的排放。其主要反應為：①②其他條件相同時，投料比為，不同溫度下反應的結果如圖。下列說法不正確的是A．由圖中信息無法判斷反應①、②哪個先達到平衡B．始終低于1.0，與反應②有關C．加壓有利于增大CH4和CO2反應的速率但不利于提高二者的平衡轉化率D．若不考慮其他副反應，體系中存在：13．（2024·河北保定·三模）一定條件下，在甲、乙兩個恒容密閉容器(容器容積)中投入等物質的量的X和Y，發生反應，達到平衡時，Q的物質的量濃度與溫度和容器容積的關系如圖所示。下列說法正確的是A．x＋y>p＋q B．c(P)：b>2aC．壓強：2p(b)<p(c) D．平衡常數：14．（2024·遼寧撫順·三模）工業上，常用離子交換法軟化自來水，其原理是，。常溫下，向一定體積的自來水中加入離子交換樹脂（NaR），測得自