题型04 化学反应速率与平衡图像分析
1．物质的量(浓度)、速率——时间图像
(1)速率—时间图像 如N2＋3H22NH3ΔH<0，建立平衡后，加热对速率的影响如图。 此类图像定性地揭示了v(正)、v(逆)随时间(含条件改变对速率的影响)而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动的方向。
(2)全程速率—时间图像 如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现如图情况。 解释原因：AB段(v渐大)，因为是放热反应，随反应的进行，温度渐高，导致反应速率的渐大；BC段(v渐小)，则主要因为随反应的进行，溶液中c(H＋)渐小，导致反应速率渐小。
(3)物质的量(或浓度)—时间图像 例如，某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 (1)由图像得出的信息是 ①X、Y是反应物，Z是产物； ②t3时反应达平衡，X、Y没有全部反应。
(2)根据图像可进行如下计算： ①某物质的平均速率、转化率，如v(X)＝mol·L－1·s－1，Y的转化率＝×100%。 ②确定化学方程式中的化学计量数之比 如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。
2．含量(或转化率)—时间—温度(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aA(g)＋bB(g)cC(g)中反应物的转化率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。如乙中p1＞p2。
③若为是否使用催化剂，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图中甲，T2＞T1，升高温度，αA降低，平衡逆移，正反应为放热反应。
②图乙中，p1＞p2，增大压强，αA升高，平衡正移，则正反应为气体体积缩小的反应。
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。
解答速率平衡图像两大方法 1.定一议二 当图像中有三个变量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。
2.三步分析法 一看反应速率是增大还是减小；
二看v正、v逆的相对大小；
三看化学平衡移动的方向。
3．恒温(压)图像分析
该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α)，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型如下所示：
如图2所示曲线是其他条件不变时，某反应物的最大转化率(α)与温度(T)的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，表示 v正>v逆的点是3，表示v正
(1)无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示，由于Δc是取浓度变化的绝对值，因此，其化学反应速率都取正值，且是某一段时间内的平均速率。
(2)化学反应速率可用反应体系中一种反应物或生成物浓度的变化来表示，一般是以最容易测定的一种物质表示，书写时应标明是什么物质的反应速率。
(3)在一定温度下，固体和纯液体物质，其单位体积里的物质的量保持不变，即物质的量浓度为常数，因此它们的化学反应速率也被视为常数。由此可知，现在采用的表示化学反应速率的方法还有一定的局限性。
(4)在同一反应中，用不同的物质表示同一时间的反应速率时，其数值可能不同，但这些数值所表达的意义是相同的即都是表示同一反应的速率。各物质表示的反应速率的数值有相互关系，彼此可以根据化学方程式中的各化学计量数进行换算。
(5)一般来说在反应过程中都不是等速进行的，因此某一时间内的反应速率实际上是这一段时间内的平均速率。
(6)由于固体和纯液体的浓度可视为常数，故改变其用量反应速率不变。但当固体颗粒变小时，其表面积增大将导致反应速率增大。
(7)压强对化学反应速率的影响是通过改变反应物浓度实现的，所以分析压强的改变对反应速率的影响时，要从反应物浓度是否发生改变的角度来分析。若改变总压强而各物质的浓度不改变，则反应速率不变，如恒容时通入稀有气体来增大压强，反应速率不变(因为浓度未改变)。
(8)改变温度，使用催化剂，反应速率一定发生变化，其他外界因素的改变，反应速率则不一定发生变化。
(9)其他条件一定，升高温度，不论正反应还是逆反应，不论放热反应还是吸热反应，反应速率都要增大，只不过正、逆反应速率增加的程度不同。
(10)在不同条件下进行的反应物和生成物相反的反应不是可逆反应。
(11).各物质的物质的量之比等于方程式的化学计量数之比时，不一定是平衡状态，因为此条件并不能说明各组分的物质的量不再变化了。
(12)化学平衡的建立与途径无关,既可以从正反应方向(投入反应物),也可以从逆反应方向(投入生成物)建立。
(13)某一可逆反应，在一定条件下达到了平衡，化学反应速率再改变时，平衡不一定发生移动，如反应前后气体体积不变的 反应，增大压强或使用催化剂，速率发生变化，但平衡不移动。如果平衡发生了移动，则化学反应速率一定发生了改变。
(14)化学平衡向正反应方向移动，则反应物的转化率不一定增大，若有多种反应物的反应，当增大某一反应物的浓度，化学平衡向正反应方向移动，只会使别的反应物的转化率增大，但该物质的转化率反而减小。
(15)增加固体或纯液体的量，化学平衡不移动，因为当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定 的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量，对化学反应速率以及化学平衡均无影响，但要注意固体的表面积对化学反应速率的影响。
(1)化学平衡发生移动时，化学平衡常数不一定改变，只有温度改变，平衡常数才会改变。
(1)要记清楚最基本的速率时间图,如改变反应物或生成物的浓度导致速率变化时,正反应和逆反应速率中有一支与原平衡点相连。若同时改变反应物和生成物浓度(或改变压强、温度、使用催化剂)则与原平衡点相脱离。记住先到达平衡表示温度高,压强大。根据平衡图像分析可逆反应特点时,往往从最高点以后进行分析,也就是说研究的对象必须是已建立平衡的反应。
(1)改变浓度和压强不能改变活化分子百分数,但能改变单位体积活化分子数,故能改变反应速率。改变温度和使用催化剂均能改变活化分子百分数,使单位体积活化分子数改变,从而改变反应速率。
(1)勒夏特列原理只适用于判断“改变一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，不能简单地根据平衡移动原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据平衡移动原理进行判断。例如，N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0，同时加压、升温，平衡移动的方向无法确定。若加压同时又降温，则平衡向正反应方向移动。
(20)正、逆反应的平衡常数互为倒数；若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大或缩小至原来的n倍，则化学平衡常数变为原来的n次幂或次幂；两方程式相加得到新的化学方程式，其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积。
(21)代入平衡常数表达式的是平衡浓度，而不是任意时刻的浓度，更不能将物质的量代入，反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看做“l”而不代入公式。
(22)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。
(23)起始浓度、平衡浓度不一定符合化学计量数之比，但物质之间是按化学计量数之比反应和生成的，故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数之比，这是计算的关键。
(24)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响，复合判据ΔH－TΔS<0的反应不一定能够实际发生，只是指出了在该条件下化学反应自发进行的趋势，还要考虑化学反应的快慢问题。
(25)判断一个化学反应能否自发进行，若无任何外加条件，可以认为我们所学过的化学反应(电解反应除外)都是能够自发进行的。
4．反应速率、平衡图像题解题模型---“四步法”
第一步： 把握反应特点。 即分析可逆反应方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应，还是吸热反应)等。
第二步： 识别图象类型。 即识别图像类型，横坐标和纵坐标的含义、线和点(平台、折线、拐点等)的关系。利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其温度、压强越大。
第三步： 联想平衡原理。 联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。
第四步： 数形结合解答。 图表与原理整合。逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。
1．(2023 湖南卷，13)向一恒容密闭容器中加入1molCH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)+ H2O(g)CO (g)+ 3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A．x1＜x2
B．反应速率：v正b＜vc正
C．点a、b、c对应的平衡常数：Ka＜Kb =Kc
D．反应温度为，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态
2．(2022 湖南选择性考试，14改编)向体积均为1L的两恒容容器中分别充入和发生反应：2X (g)+ Y(g)2Z(g) ΔH，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．ΔH＞0 B．气体的总物质的量：na＜nc
C．a点平衡常数：K＞12 D．反应速率：Va正＜Vb正
3．(2022 广东选择性考试，13改编)恒容密闭容器中，BaSO4(s)＋4H2(g)BaS(s)＋4H2O(g)在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH＜0
B．a为n(H2O)随温度的变化曲线
C．向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D．向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大
4． (2022 江苏卷，13)乙醇-水催化重整可获得H2。其主要反应为
C2H5OH(g)+3H2O(g)= 2CO2(g)＋6H2(g) ΔH2＝173.3kJ·mol 1
CO2(g)+H2(g)= CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝41.2kJ·mol 1
在、n始(C2H5OH)：n始(H2O)=1：3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性，下列说法正确的是( )
A．图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化
B．升高温度，平衡时CO的选择性增大
C．一定温度下，增大可提高乙醇平衡转化率
D．一定温度下，加入CaO(s)或选用高效催化剂，均能提高平衡时H2产率
5．(2022 河北省选择性考试，11)恒温恒容条件下，向密闭容器中加入一定量X，发生反应的方程式为①XY；②YZ。反应①的速率，反应②的速率，式中为速率常数。图甲为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线，图乙为反应①和②的曲线。下列说法错误的是( )
A．随的减小，反应①、②的速率均降低
B．体系中
C．欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间
D．温度低于T1时，总反应速率由反应②决定
1．一定温度下，X、Y、Z三种气体在某恒容密闭容器中发生反应，其中气体的物质的量变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．Q点Y的正反应速率和逆反应速率相等
B．从开始到达到平衡时用X表示的平均反应速率是0.2mol·L-1·min-1
C．该反应的化学方程式可表示为：3X(g)+Z(g)2Y(g)
D．达到平衡后，再充入氩气，反应速率增大
2．T1温度下，向2L的密闭容器中充入NO，在催化剂作用下发生反应：NO(g)NO2(g)+X(g) (未配平)，反应过程中部分数据如图所示，下列说法错误的是( )
A．X可能为N2O
B．0～1min用X表示的反应速率为
C．温度下，测得容器内气体颜色保持不变，表明反应达到化学平衡状态
D．增大NO气体的浓度、升高反应体系的温度，均能提高反应速率
3．下列有关的说法中，其中正确的是
A．在氯酸钾加热分解的反应中，当其他条件相同时，在有催化剂时(a)和无催化剂时(b)的速率～时间图像可用图一表示
B．若在恒压容器中发生反应：2NH3(g)N2(g)+3H2(g)，达到平衡后再充入适量He，其反应速率～时间图像可用图二表示
C．2NO2(g)N2O4(g)，在加热升温的条件下平衡向逆反应方向移动的主要原因是该反应为放热反应，加热温度升高时导致正反应速率减慢、而逆反应速率加快
D．对于可逆反应C(s)＋H2O(l)CO(g)＋H2(g)，当其他条件相同时，若增加单质碳(C)的量可使平衡一定正向移动
4．接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)+O2(g) SO3(g)，起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A．该反应△H＜0
B．p1=0.5MPa；p3=5MPa
C．在5.0MPa、550℃时的α=97.5%
D．500℃时，p1时比p2对应的转化率高，反应速率快
5．(2023·江苏省南京市高三学情调研)将金红石(TiO2)转化为TiCl4是生产金属钛的关键步骤。在1.0×105Pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1：2：2进行反应，平衡体系中主要物质的物质的量分数(x)随温度变化理论计算结果如图所示。
下列说法不正确的是( )
A．200~1600℃反应达到平衡时，TiO2的转化率均已接近100%
B．将400℃时的平衡体系加热至800℃，平衡C(s)+CO2(g)2CO(g)向正反应方向移动
C．1000℃时，测得某时刻x(TiCl4)=0.2.其他条件不变，延长反应时间能使x(TiCl4)超过该温度下平衡时的x(TiCl4)
D．实际生产时反应温度选择900℃而不选择200℃，其主要原因是：900℃比200℃时化学反应速率更快，生产效益更高
6．(2024·山东烟台高三统考期中)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：2SO2 (g)+ O2(g)2SO3(g)。为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如图所示，下列说法正确的是( )
A．温度越高，反应速率越大
B．α=0.92的曲线可能代表平衡转化率
C．α越大，反应速率最大值对应温度越高
D．X、Y、Z三点比较，X点对应的温度是最佳生产温度
7．(2024·江西景德镇高三第一次质量检测联考)工业上一种处理硫化氢的反应为：CH4(g)+ 2H2S(g)CS2 (g)+ 4H2(g)，压强恒定条件下，进料比[]分别为a、b、c，反应中H2S的平衡转化率随温度变化情况如图所示，下列说法正确的是( )
A．上述反应中所有分子皆为非极性分子
B．该反应在任意温度下都可自发进行
C．当气体的总质量不再变化时，反应达到平衡状态
D．a＞b＞c
8．(2024·广东湛江高三毕业班调研考试)我国科学家团队打通了温和条件下草酸二甲酯【(COOCH3)2】催化加氢制乙二醇的技术难关，反应为(COOCH3)2 (g)+ 4H2(g)HOCH2CH2OH (g)+ 2CH3OH(g) ΔH。如图所示，在恒容密闭容器中，反应温度为T1时，c(HOCH2CH2OH)和c(H2)随时间t的变化分别为曲线I和Ⅱ，反应温度为T2时，c(H2)随时间t的变化为曲线Ⅲ。下列判断正确的是( )
A．ΔH>0
B．a、b两时刻生成乙二醇的速率：v(a)=v(b)
C．在T2温度下，反应在0~t2内的平均速率为
D．其他条件相同，在T1温度下，起始时向该容器中充入一定量的氮气，则反应达到平衡的时间小于t1
9．(2024·河南省六市重点中学高三调研考试)在体积均为2 L的恒温恒容密闭容器1、2中，同时充入1 mol Cl2(g)和1 mol PCl3(g)，初始反应温度不同的条件下发生反应：PCl3(g)＋Cl2(g) PCl5(g)。下列叙述错误的是( )
A．平衡时压强：容器1>容器2 B．初始反应温度：容器1>容器2
C．容器1中0～3 min内v(PCl3)=0.2 mol·L－1·min－1 D．容器2中达到平衡时PCl5产率为80％
10．(2024·河南省部分名校高三联考)丙烯在催化剂上选择性还原NO的反应为。在三个2 L的恒容密闭容器中分别加入0.5 mol 和4.5 mol NO发生上述反应，实验测得三个容器中n(NO)随时间(t)的变化如图所示。下列说法错误的是( )
A．500℃条件下，曲线a所在的容器中使用了合适的催化剂
B．500℃条件下，20 min时达到平衡，则该容器中0~20min内用表示的平均反应速率为
C．正反应速率：
D．800℃条件下，混合气体的起始压强与平衡压强之比为90：91
11．(2024·河南省南阳、洛阳等2地二十所名校高三联考)一定条件下向10L的恒容密闭容器中通入2molCO2，6molH2，在催化剂存在下发生反应：CO2 (g)+3H2(g)CH3OH (g)+ H2O(g) ΔH，经过10min时测得CO2的转化率与温度(T)的关系如图所示。下列分析中正确的是( )
A．a点处对应体系中：v正=v逆
B．与b点对应的反应，前10min内v(H2)=0.03mol·L-1·min-1
C．该反应的
D．当容器中气体密度保持不变时，表明该反应达到平衡状态
12．SCl2可用作有机合成的氯化剂。在体积为的密闭容器中充入0.2mol SCl2，发生反应：2SCl2 (g)S2Cl2 (g) +Cl2(g)，图中所示曲线分别表示反应在时和平衡时SCl2的转化率与温度的关系。下列说法正确的是( )
A．2SCl2 (g)S2Cl2 (g) +Cl2(g)的ΔH＞0、ΔS＜0
B．55OC，从0~10min，以S2Cl2表示反应的平均速率为
C．当容器中混合气体的平均相对分子质量恒定不变时，反应达到平衡状态
D．82℃，若起始时在该密闭容器中充入SCl2、S2Cl2和Cl2各0.1mol，则此时v(逆)＞v(正)
13．利用CO2催化加氢可制乙烯，反应为2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H，在两个容积均为1L恒容密闭容器中，分别加入2molCO2、4molH2，分别选用两种催化剂，反应进行相同时间，测得CO2转化率随反应温度的变化如下图所示。下列说法正确的是( )
A．使用催化剂I时反应的活化能低于催化剂II
B．△H>0
C．b、d两状态下，化学反应速率相等
D．d状态下，保持其他条件不变，向容器中再加入1molCO2与0.5molC2H4，v(正)
反应1：3H2 (g)+ CO2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH＝－49.3kJ·mol－1
反应2： H2 (g)+ CO2(g)CO (g)+ H2O(g) ΔH＝+41.2kJ·mol－1
将一定比例的CO2、H2以一定流速通过催化剂，在一定温度下反应，CO2的转化率、CH3OH或CO的选择性［］与催化剂中NiO的质量分数的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．反应2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g) ΔH= 90.5 kJ·mol－1
B．曲线Y表示CO2的转化率随催化剂中NiO的质量分数的变化
C．其他条件不变，催化剂中NiO的质量分数为1%时，CH3OH的产率最高
D．其他条件不变，NiO的质量分数从25%增加到50%，CH3OH的平衡选择性降低
15．(2024·江苏无锡高三教学质量调研测试)拥有中国自主知识产权的全球首套煤制乙醇工业化项目投产成功。某煤制乙醇过程表示如下：
过程a包括以下3个主要反应：
I．CH3COOCH3 (g)+ 2H2(g)= C2H5OH(g)+ CH3OH(g) ΔH1
Ⅱ．CH3COOCH3 (g)+ CH3OH(g)=CH3COOC2H5(g)+ CH3OH(g) ΔH2
Ⅲ．CH3COOCH3 (g)+ H2(g)= CH3CHO(g)+ CH3OH(g) ΔH3
相同时间内，测得乙酸甲酯转化率随温度的变化如图1所示，乙醇和乙酸乙酯的选择性[乙醇选择性]随温度的变化如图2所示。
下列说法不正确的是( )
A．205℃后反应Ⅲ开始发生反应
B．225～235℃，反应I处于平衡状态
C．温度可影响催化剂的选择性，从而影响目标产物乙醇的选择性
D．205℃时，CH3COOCH3起始物质的量为5mol，转化率为30%，则最终生成乙醇0.6mol
16．(2024·江苏连云港高三教学质量调研)催化加氢制的反应体系中，发生的主要反应如下：
反应1：CO2(g)+ 3H2 (g)CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH1＝－49.5kJ·mol－1
反应2：CO2(g)+H2 (g)CO (g)+ H2O(g) ΔH2＝+41.2kJ·mol－1
恒压下，将起始n(CO2 ) ：n( H2) =1：3的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，测得出口处CO2的转化率及CH3OH和CO的选择性[]随温度的变化如图所示，下列说法正确的是( )
A．曲线②表示CO的选择性
B．280℃时出口处CH3OH的物质的量浓度大于220℃时
C．一定温度下，增大可提高CO2平衡转化率
D．为提高CH3OH生产效率，需研发CO2转化率高和CH3OH选择性高的催化剂
17．在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，除主反应(反应Ⅰ)外，还会发生副反应(反应Ⅱ)。
反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g) CH4(g) +2H2O(g) KI
反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g) CO(g) +H2O(g) K II
一定压强下，向某容积可变的密闭容器中通入CO2和H2 的混合气体(其中CO2和H2的物质的量之比为1∶4)，在某催化剂的作用下同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，测得CO2的转化率、CH4的选择性、CO的选择性随反应温度的变化情况如图所示。
已知：CH4或CO的选择性指反应生成CH4或CO时所消耗的CO2的物质的量占参与反应的CO2总物质的量的百分比。
下列说法正确的是( )
A．相同温度下，反应2CO(g)+2H2(g) CO2(g) +CH4(g)的平衡常数
B．温度升高，反应Ⅰ的平衡常数KI 和反应Ⅱ的平衡常数K II都增大
C．通过控制反应温度、调节压强等措施可提高CH4的选择性
D．500℃时，反应达到平衡后，增大压强，体系中CO和CH4的体积分数均减小
18．(2024·浙江省金华市十校选考模拟考试)一定条件下，E和TFAA合成H的反应路径如下图：
已知反应初始，c(E)=0.10mol·Lˉ1，c(TFAA)=0.08mol·Lˉ1。部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示，忽略反应过程中的体积变化。下列说法正确的是( )
A．合适催化剂能同时改变反应①②③的焓变
B．0-t1段E的平均反应速率：
C．由0-t1段的变化可推断活化能大小：反应①<反应②<反应③
D．TFAA是E合成H的催化剂，平衡后c(TFAA)=0.08mol·Lˉ1
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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题型04 化学反应速率与平衡图像分析
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识图是化学反应速率和化学平衡的难点，
试题中涉及的图像已不仅仅是速率与简单的化学平衡，研究体系也已不是单纯的气相体系，往往根据实际工业生产，更多的是研究复杂液相反应体系，坐标参数也不再局限于时间、温度、压强、速率、转化率、百分含量，而是有更多的变量，像物质的量之比、气体分压或离子浓度的对数或负对数等，分析投料比、转化率、产率的变化。多变量图象题是高考考查的
重要
方向和趋势。
)
1．物质的量(浓度)、速率——时间图像
(1)速率—时间图像 如N2＋3H22NH3ΔH<0，建立平衡后，加热对速率的影响如图。 此类图像定性地揭示了v(正)、v(逆)随时间(含条件改变对速率的影响)而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动的方向。
(2)全程速率—时间图像 如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现如图情况。 解释原因：AB段(v渐大)，因为是放热反应，随反应的进行，温度渐高，导致反应速率的渐大；BC段(v渐小)，则主要因为随反应的进行，溶液中c(H＋)渐小，导致反应速率渐小。
(3)物质的量(或浓度)—时间图像 例如，某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 (1)由图像得出的信息是 ①X、Y是反应物，Z是产物； ②t3时反应达平衡，X、Y没有全部反应。
(2)根据图像可进行如下计算： ①某物质的平均速率、转化率，如v(X)＝mol·L－1·s－1，Y的转化率＝×100%。 ②确定化学方程式中的化学计量数之比 如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。
2．含量(或转化率)—时间—温度(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aA(g)＋bB(g)cC(g)中反应物的转化率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。如乙中p1＞p2。
③若为是否使用催化剂，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图中甲，T2＞T1，升高温度，αA降低，平衡逆移，正反应为放热反应。
②图乙中，p1＞p2，增大压强，αA升高，平衡正移，则正反应为气体体积缩小的反应。
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。
解答速率平衡图像两大方法 1.定一议二 当图像中有三个变量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。
2.三步分析法 一看反应速率是增大还是减小；
二看v正、v逆的相对大小；
三看化学平衡移动的方向。
3．恒温(压)图像分析
该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α)，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型如下所示：
如图2所示曲线是其他条件不变时，某反应物的最大转化率(α)与温度(T)的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，表示 v正>v逆的点是3，表示v正
(1)无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示，由于Δc是取浓度变化的绝对值，因此，其化学反应速率都取正值，且是某一段时间内的平均速率。
(2)化学反应速率可用反应体系中一种反应物或生成物浓度的变化来表示，一般是以最容易测定的一种物质表示，书写时应标明是什么物质的反应速率。
(3)在一定温度下，固体和纯液体物质，其单位体积里的物质的量保持不变，即物质的量浓度为常数，因此它们的化学反应速率也被视为常数。由此可知，现在采用的表示化学反应速率的方法还有一定的局限性。
(4)在同一反应中，用不同的物质表示同一时间的反应速率时，其数值可能不同，但这些数值所表达的意义是相同的即都是表示同一反应的速率。各物质表示的反应速率的数值有相互关系，彼此可以根据化学方程式中的各化学计量数进行换算。
(5)一般来说在反应过程中都不是等速进行的，因此某一时间内的反应速率实际上是这一段时间内的平均速率。
(6)由于固体和纯液体的浓度可视为常数，故改变其用量反应速率不变。但当固体颗粒变小时，其表面积增大将导致反应速率增大。
(7)压强对化学反应速率的影响是通过改变反应物浓度实现的，所以分析压强的改变对反应速率的影响时，要从反应物浓度是否发生改变的角度来分析。若改变总压强而各物质的浓度不改变，则反应速率不变，如恒容时通入稀有气体来增大压强，反应速率不变(因为浓度未改变)。
(8)改变温度，使用催化剂，反应速率一定发生变化，其他外界因素的改变，反应速率则不一定发生变化。
(9)其他条件一定，升高温度，不论正反应还是逆反应，不论放热反应还是吸热反应，反应速率都要增大，只不过正、逆反应速率增加的程度不同。
(10)在不同条件下进行的反应物和生成物相反的反应不是可逆反应。
(11).各物质的物质的量之比等于方程式的化学计量数之比时，不一定是平衡状态，因为此条件并不能说明各组分的物质的量不再变化了。
(12)化学平衡的建立与途径无关,既可以从正反应方向(投入反应物),也可以从逆反应方向(投入生成物)建立。
(13)某一可逆反应，在一定条件下达到了平衡，化学反应速率再改变时，平衡不一定发生移动，如反应前后气体体积不变的 反应，增大压强或使用催化剂，速率发生变化，但平衡不移动。如果平衡发生了移动，则化学反应速率一定发生了改变。
(14)化学平衡向正反应方向移动，则反应物的转化率不一定增大，若有多种反应物的反应，当增大某一反应物的浓度，化学平衡向正反应方向移动，只会使别的反应物的转化率增大，但该物质的转化率反而减小。
(15)增加固体或纯液体的量，化学平衡不移动，因为当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定 的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量，对化学反应速率以及化学平衡均无影响，但要注意固体的表面积对化学反应速率的影响。
(1)化学平衡发生移动时，化学平衡常数不一定改变，只有温度改变，平衡常数才会改变。
(1)要记清楚最基本的速率时间图,如改变反应物或生成物的浓度导致速率变化时,正反应和逆反应速率中有一支与原平衡点相连。若同时改变反应物和生成物浓度(或改变压强、温度、使用催化剂)则与原平衡点相脱离。记住先到达平衡表示温度高,压强大。根据平衡图像分析可逆反应特点时,往往从最高点以后进行分析,也就是说研究的对象必须是已建立平衡的反应。
(1)改变浓度和压强不能改变活化分子百分数,但能改变单位体积活化分子数,故能改变反应速率。改变温度和使用催化剂均能改变活化分子百分数,使单位体积活化分子数改变,从而改变反应速率。
(1)勒夏特列原理只适用于判断“改变一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，不能简单地根据平衡移动原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据平衡移动原理进行判断。例如，N2(g)＋3H2(g) (
高温、高压
催化剂
)2NH3(g) ΔH<0，同时加压、升温，平衡移动的方向无法确定。若加压同时又降温，则平衡向正反应方向移动。
(20)正、逆反应的平衡常数互为倒数；若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大或缩小至原来的n倍，则化学平衡常数变为原来的n次幂或次幂；两方程式相加得到新的化学方程式，其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积。
(21)代入平衡常数表达式的是平衡浓度，而不是任意时刻的浓度，更不能将物质的量代入，反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看做“l”而不代入公式。
(22)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。
(23)起始浓度、平衡浓度不一定符合化学计量数之比，但物质之间是按化学计量数之比反应和生成的，故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数之比，这是计算的关键。
(24)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响，复合判据ΔH－TΔS<0的反应不一定能够实际发生，只是指出了在该条件下化学反应自发进行的趋势，还要考虑化学反应的快慢问题。
(25)判断一个化学反应能否自发进行，若无任何外加条件，可以认为我们所学过的化学反应(电解反应除外)都是能够自发进行的。
4．反应速率、平衡图像题解题模型---“四步法”
第一步： 把握反应特点。 即分析可逆反应方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应，还是吸热反应)等。
第二步： 识别图象类型。 即识别图像类型，横坐标和纵坐标的含义、线和点(平台、折线、拐点等)的关系。利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其温度、压强越大。
第三步： 联想平衡原理。 联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。
第四步： 数形结合解答。 图表与原理整合。逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。
1．(2023 湖南卷，13)向一恒容密闭容器中加入1molCH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)+ H2O(g)CO (g)+ 3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A．x1＜x2
B．反应速率：v正b＜vc正
C．点a、b、c对应的平衡常数：Ka＜Kb =Kc
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项，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x1＜x2，故A正确；B项，b点和c点温度相同，CH4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，则反应速率：v正b＞vc正，故B错误；C项，由图像可知，x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 =Kc，故C正确；D项，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；故选B。
2．(2022 湖南选择性考试，14改编)向体积均为1L的两恒容容器中分别充入和发生反应：2X (g)+ Y(g)2Z(g) ΔH，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．ΔH＞0 B．气体的总物质的量：na＜nc
C．a点平衡常数：K＞12 D．反应速率：Va正＜Vb正
【答案】B
【解析】A项，甲容器在绝热条件下，随着反应的进行，压强先增大后减小，根据理想气体状态方程PV=nRT可知，刚开始压强增大的原因是因为容器温度升高，则说明上述反应过程放热，即ΔH＜0，故A错误；B项，根据A项分析可知，上述密闭溶液中的反应为放热反应，图中a点和c点的压强相等，因甲容器为绝热过程，乙容器为恒温过程，若两者气体物质的量相等，则甲容器压强大于乙容器压强，则说明甲容器中气体的总物质的量此时相比乙容器在减小即气体总物质的量：na＜nc，故B正确；C项，a点为平衡点，此时容器的总压为p，假设在恒温恒容条件下进行，则气体的压强之比等于气体的物质的量(物质的量浓度)之比，所以可设Y转化的物质的量浓度为xmol L 1，则列出三段式如下：
则有，计算得到x=0.75，那么化学平衡常数K=，又甲容器为绝热条件，等效为恒温条件下升温，平衡逆向移动，则平衡常数减小即平衡常数K＜12，故C错误；D项，根据图像可知，甲容器达到平衡的时间短，温度高，所以达到平衡的速率相对乙容器的快，即Va正＞Vb正，故D错误。故选B。
3．(2022 广东选择性考试，13改编)恒容密闭容器中，BaSO4(s)＋4H2(g)BaS(s)＋4H2O(g)在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH＜0
B．a为n(H2O)随温度的变化曲线
C．向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D．向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大
【答案】C
【解析】A项，从图示可以看出，平衡时升高温度，氢气的物质的量减少，则平衡正向移动，说明该反应的正反应是吸热反应，即ΔH＞0，故A错误； B项，从图示可以看出，在恒容密闭容器中，随着温度升高氢气的平衡时的物质的量减少，则平衡随着温度升高正向移动，水蒸气的物质的量增加，而a曲线表示的是物质的量不随温度变化而变化，故B错误；C项，容器体积固定，向容器中充入惰性气体，没有改变各物质的浓度，平衡不移动，故C正确；D项，BaSO4是固体，向平衡体系中加入BaSO4，不能改变其浓度，因此平衡不移动，氢气的转化率不变，故D错误；故选C。
4． (2022 江苏卷，13)乙醇-水催化重整可获得H2。其主要反应为
C2H5OH(g)+3H2O(g)= 2CO2(g)＋6H2(g) ΔH2＝173.3kJ·mol 1
CO2(g)+H2(g)= CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝41.2kJ·mol 1
在、n始(C2H5OH)：n始(H2O)=1：3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性，下列说法正确的是( )
A．图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化
B．升高温度，平衡时CO的选择性增大
C．一定温度下，增大可提高乙醇平衡转化率
D．一定温度下，加入CaO(s)或选用高效催化剂，均能提高平衡时H2产率
【答案】D
【解析】根据已知反应①C2H5OH(g)+3H2O(g)= 2CO2(g)＋6H2(g) ΔH2＝173.3kJ·mol 1，反应②CO2(g)+H2(g)= CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝41.2kJ·mol 1，且反应①的热效应更大，故温度升高的时候对反应①影响更大一些，即CO2选择性增大，同时CO的选择性减小，根据CO的选择性的定义可知③代表CO2的选择性，①代表CO的选择性，②代表H2的产率。A项，由分析可知②代表H2的产率，A错误；B项，由分析可知升高温度，平衡时CO的选择性减小，B错误；C项，两种物质参加反应增大一种物质的浓度，会降低该物质的平衡转化率，C错误；D项，加入CaO(s)与水反应放热，对反应①影响较大，可以增大H2产率，或者选用对反应①影响较大的高效催化剂，也可以增大H2产率，D正确；故选D。
5．(2022 河北省选择性考试，11)恒温恒容条件下，向密闭容器中加入一定量X，发生反应的方程式为①XY；②YZ。反应①的速率，反应②的速率，式中为速率常数。图甲为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线，图乙为反应①和②的曲线。下列说法错误的是( )
A．随的减小，反应①、②的速率均降低
B．体系中
C．欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间
D．温度低于T1时，总反应速率由反应②决定
【答案】AB
【解析】由图中的信息可知，浓度随时间变化逐渐减小的代表的是X，浓度随时间变化逐渐增大的代表的是Z，浓度随时间变化先增大后减小的代表的是Y；由图乙中的信息可知，反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的。A项，由图甲中的信息可知，随c(X)的减小，c(Y) 先增大后减小，c(Z)增大，因此，反应①的速率随c(X)的减小而减小，而反应②的速率先增大后减小，A错误；B项，根据体系中发生的反应可知，在Y的浓度达到最大值之前，单位时间内X的减少量等于Y和Z的增加量，因此，v (X)= v (Y) +v(Z)，但是，在Y的浓度达到最大值之后，单位时间内Z的增加量等于Y和X的减少量，故v (X) + v (Y) = v(Z)，B错误；C项，升高温度可以可以加快反应①的速率，但是反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的，且反应②的的速率随着Y的浓度的增大而增大，因此，欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间，C正确；D项，由图乙信息可知，温度低于T时，k1＞k2，反应②为慢反应，因此，总反应速率由反应②决定，D正确；故选AB。
1．一定温度下，X、Y、Z三种气体在某恒容密闭容器中发生反应，其中气体的物质的量变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．Q点Y的正反应速率和逆反应速率相等
B．从开始到达到平衡时用X表示的平均反应速率是0.2mol·L-1·min-1
C．该反应的化学方程式可表示为：3X(g)+Z(g)2Y(g)
D．达到平衡后，再充入氩气，反应速率增大
【答案】C
【解析】A项，Q点没有到平衡，Y的正反应速率和逆反应速率不相等，A错误；B项，从开始到达到平衡时X的物质的量改变量为6-3=3mol，没有说明容器的体积，不能用X表示的平均反应速率，B错误；C项，从开始到平衡，X、Z的物质的量减少，减少量分别为6-3=3mol，2-1=1mol，为反应物，Y的物质的量增加为生成物，增加量为2-0=2mol，故方程式为3X(g)+Z(g) 2Y(g)，C正确；D项，到平衡后，充入氩气，各物质的浓度不变，反应速率不变，D错误；故选C。
2．T1温度下，向2L的密闭容器中充入NO，在催化剂作用下发生反应：NO(g)NO2(g)+X(g) (未配平)，反应过程中部分数据如图所示，下列说法错误的是( )
A．X可能为N2O
B．0～1min用X表示的反应速率为
C．温度下，测得容器内气体颜色保持不变，表明反应达到化学平衡状态
D．增大NO气体的浓度、升高反应体系的温度，均能提高反应速率
【答案】B
【解析】A项，若X为N2O，则3NO(g)NO2(g)+N2O(g)，N2O、NO的变化量比为1：3，与图像相符，故A正确；B项，由图像可知，NO、NOx的变化量比为3：1，根据得失电子守恒，反应方程式为3NO(g)NO2(g)+N2O(g)，X是N2O，内生成1molN2O，用N2O表示的反应速率为，故B错误；C项，T1温度下，测得容器内气体颜色保持不变，则表明各成分的浓度不再变化、反应达到化学平衡状态，故C正确；D项，反应物浓度越大、反应温度越高、反应速率越快，则增大NO气体的浓度、升高反应体系的温度，均能提高反应速率，故D正确；故选B。
3．下列有关的说法中，其中正确的是
A．在氯酸钾加热分解的反应中，当其他条件相同时，在有催化剂时(a)和无催化剂时(b)的速率～时间图像可用图一表示
B．若在恒压容器中发生反应：2NH3(g)N2(g)+3H2(g)，达到平衡后再充入适量He，其反应速率～时间图像可用图二表示
C．2NO2(g)N2O4(g)，在加热升温的条件下平衡向逆反应方向移动的主要原因是该反应为放热反应，加热温度升高时导致正反应速率减慢、而逆反应速率加快
D．对于可逆反应C(s)＋H2O(l)CO(g)＋H2(g)，当其他条件相同时，若增加单质碳(C)的量可使平衡一定正向移动
【答案】B
【解析】A项，加入催化剂，反应速率增大，a的反应速率应大于b的反应速率，与图像不符合，故A错误；B项，该反应是一个气体体积增大的反应，在恒压容器中加入He，为保持恒压条件增大体积，使压强减小，故正逆反应速率均减小，平衡向正反应方向移动，与图像符合，故B正确；C项，升高温度时正、逆反应速率均加快，由于逆反应速率增大的倍数大于正反应速率增大的倍数，即逆>正，则平衡逆向移动，故C错误；D项，碳是固体，增加单质碳(C)的量不影响平衡，故D错误；故选B。
4．接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)+O2(g) SO3(g)，起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A．该反应△H＜0
B．p1=0.5MPa；p3=5MPa
C．在5.0MPa、550℃时的α=97.5%
D．500℃时，p1时比p2对应的转化率高，反应速率快
【答案】B
【解析】根据勒夏特列原理结合图像可知，温度升高，二氧化硫转化率下降，平衡逆向移动，说明反应为放热反应，该反应△H＜0。A项，温度升高，二氧化硫转化率下降，平衡逆向移动，说明反应为放热反应，该反应△H＜0，A正确；B项，反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，二氧化硫转化率升高，故p1=5Mpa、p2=2.5Mpa、p3=0.5MPa，B错误；C项，由图像可知，在5.0MPa、550℃时的α=97.5%，C正确；D项，压强越大反应速率越快，500℃时，p1比p2压强大，反应速率快，D正确。 故选B。
5．(2023·江苏省南京市高三学情调研)将金红石(TiO2)转化为TiCl4是生产金属钛的关键步骤。在1.0×105Pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1：2：2进行反应，平衡体系中主要物质的物质的量分数(x)随温度变化理论计算结果如图所示。
下列说法不正确的是( )
A．200~1600℃反应达到平衡时，TiO2的转化率均已接近100%
B．将400℃时的平衡体系加热至800℃，平衡C(s)+CO2(g)2CO(g)向正反应方向移动
C．1000℃时，测得某时刻x(TiCl4)=0.2.其他条件不变，延长反应时间能使x(TiCl4)超过该温度下平衡时的x(TiCl4)
D．实际生产时反应温度选择900℃而不选择200℃，其主要原因是：900℃比200℃时化学反应速率更快，生产效益更高
【答案】C
【解析】在1.0×105Pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1：2：2进行反应，反应为TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO。A项，三者完全反应时，生成TiCl4、CO 的物质的量之比为1:2，此时TiCl4的物质的量分数约为33.3%，结合图像可知，200~1600℃反应达到平衡时，TiCl4的物质的量分数约为33.3%，则TiO2转化率均已接近100%，A正确；B项，结合图像可知，将400℃时的平衡体系加热至800℃，二氧化碳含量减小、一氧化碳含量增加，则平衡C(s)+CO2(g)2CO(g)向正反应方向移动，B正确；C项，延长时间不能改变平衡时物质的转化率和产率，C错误；D项，温度越高反应速率越快，单位时间产率越高，实际生产时反应温度选择900℃而不选择200℃，其主要原因是：900℃比200℃时化学反应速率更快，生产效益更高，D正确；故选C。
6．(2024·山东烟台高三统考期中)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：2SO2 (g)+ O2(g)2SO3(g)。为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如图所示，下列说法正确的是( )
A．温度越高，反应速率越大
B．α=0.92的曲线可能代表平衡转化率
C．α越大，反应速率最大值对应温度越高
D．X、Y、Z三点比较，X点对应的温度是最佳生产温度
【答案】B
【解析】A项，根据不同转化率下的反应速率曲线可以看出，随着温度的升高反应速率先加快后减慢，A错误；B项，从图中所给出的速率曲线可以看出，相同温度下，转化率越高反应速率越慢，α=0.92时速率较慢，该曲线可能代表平衡转化率，B正确；C项，从图像可以看出随着转化率的增大，最大反应速率不断减小，最大反应速率出现的温度也逐渐降低，C错误；D项，从图像可以看出随着转化率的增大，最大反应速率出现的温度也逐渐降低，这时可以根据不同转化率选择合适的反应温度以减少能源的消耗，则X点对应的温度不一定是最佳生产温度，D错误；故选B。
7．(2024·江西景德镇高三第一次质量检测联考)工业上一种处理硫化氢的反应为：CH4(g)+ 2H2S(g)CS2 (g)+ 4H2(g)，压强恒定条件下，进料比[]分别为a、b、c，反应中H2S的平衡转化率随温度变化情况如图所示，下列说法正确的是( )
A．上述反应中所有分子皆为非极性分子
B．该反应在任意温度下都可自发进行
C．当气体的总质量不再变化时，反应达到平衡状态
D．a＞b＞c
【答案】D
【解析】A项，H2S的分子构型为V形，正负电荷中心不重合，是极性分子，故A错误；B项，如图可知，随着温度升高，H2S的平衡转化率增大，所以该反应为吸热反应，ΔH＞0，该反应为气体分数增大的反应，ΔS＞0，当ΔG=ΔH-TΔS＜0才自发进行，所以该反应低温下不能自发进行，故B错误；C项，该反应的反应物和生成物均为气体，气体的总质量一直不变，不能以此判断平衡状态，故C错误；D项，如图可知，在相同温度下，a、b、c平衡时H2S的平衡转化率增大为a＞b＞c，所以进料比a＞b＞c，故D正确；故选D。
8．(2024·广东湛江高三毕业班调研考试)我国科学家团队打通了温和条件下草酸二甲酯【(COOCH3)2】催化加氢制乙二醇的技术难关，反应为(COOCH3)2 (g)+ 4H2(g)HOCH2CH2OH (g)+ 2CH3OH(g) ΔH。如图所示，在恒容密闭容器中，反应温度为T1时，c(HOCH2CH2OH)和c(H2)随时间t的变化分别为曲线I和Ⅱ，反应温度为T2时，c(H2)随时间t的变化为曲线Ⅲ。下列判断正确的是( )
A．ΔH>0
B．a、b两时刻生成乙二醇的速率：v(a)=v(b)
C．在T2温度下，反应在0~t2内的平均速率为
D．其他条件相同，在T1温度下，起始时向该容器中充入一定量的氮气，则反应达到平衡的时间小于t1
【答案】C
【解析】A项，反应温度为T1和T2，以c(H2)随时间t的变化为曲线比较，Ⅱ比Ⅲ先达到平衡，所以T1>T2，温度升高，c(H2)增大，平衡逆向移动，反应放热，A错误；B项，升高温度，反应速率加快，T1>T2，则反应速率v(a)>v(b)，B错误；C项，T2时，在0~t2内，△c(H2)=0.05mol。L-1，则，C正确；D项，向恒容容器中充入氮气，不影响反应物浓度，不影响反应速率，D错误；故选C。
9．(2024·河南省六市重点中学高三调研考试)在体积均为2 L的恒温恒容密闭容器1、2中，同时充入1 mol Cl2(g)和1 mol PCl3(g)，初始反应温度不同的条件下发生反应：PCl3(g)＋Cl2(g) PCl5(g)。下列叙述错误的是( )
A．平衡时压强：容器1>容器2 B．初始反应温度：容器1>容器2
C．容器1中0～3 min内v(PCl3)=0.2 mol·L－1·min－1 D．容器2中达到平衡时PCl5产率为80％
【答案】C
【解析】A项，由图可知容器1中，3min、5min PCl5(g)的物质的量相等，说明反应3min时已达到平衡状态，而容器2中，4min时反应达到平衡状态，平衡时，容器1中生成的PCl5(g)少于容器2，则结合反应可知，最终容器1中气体的总量大于容器2，而气体的物质的量之比等于体系内压强之比，则压强：容器1>容器2，故A正确；B项，由图可知容器1中反应在3min达到平衡状态，可知容器1中反应速率较快，则温度：容器1>容器2，故B正确；C项，容器1中0～3 min内v(PCl5)=mol·L－1·min－1，再根据速率之比等于化学计量数之比，可得v(PCl3)= v(PCl5)=0.1mol·L－1·min－1，故C错误；D项，1 mol Cl2(g)和1 mol PCl3(g)充分反应，理论上生成1mol PCl5，而容器2平衡时生成0.8mol PCl5，容器2中达到平衡时PCl5产率为80%，故D正确；故选C。
10．(2024·河南省部分名校高三联考)丙烯在催化剂上选择性还原NO的反应为。在三个2 L的恒容密闭容器中分别加入0.5 mol 和4.5 mol NO发生上述反应，实验测得三个容器中n(NO)随时间(t)的变化如图所示。下列说法错误的是( )
A．500℃条件下，曲线a所在的容器中使用了合适的催化剂
B．500℃条件下，20 min时达到平衡，则该容器中0~20min内用表示的平均反应速率为
C．正反应速率：
D．800℃条件下，混合气体的起始压强与平衡压强之比为90：91
【答案】B
【解析】A项，500℃条件下，曲线a反应速率加快，n(NO)物质的量不变，平衡不移动，所在的容器中使用了合适的催化剂，A正确；B项，500℃条件下，20 min时达到平衡，则该容器中0~20min内用NO 表示的反应速率为，用N2表示的平均反应速率为，B错误；C项，M点温度较高，反应物浓度较大，反应速率快，C正确；D项，根据三段式：
P0：P平= n0：n平=90：91，D正确；故选B。
11．(2024·河南省南阳、洛阳等2地二十所名校高三联考)一定条件下向10L的恒容密闭容器中通入2molCO2，6molH2，在催化剂存在下发生反应：CO2 (g)+3H2(g)CH3OH (g)+ H2O(g) ΔH，经过10min时测得CO2的转化率与温度(T)的关系如图所示。下列分析中正确的是( )
A．a点处对应体系中：v正=v逆
B．与b点对应的反应，前10min内v(H2)=0.03mol·L-1·min-1
C．该反应的
D．当容器中气体密度保持不变时，表明该反应达到平衡状态
【答案】B
【解析】未平衡：温度越高，反应速率越快，相同时间内转化率越大，故b点前未达平衡；b点及以后二氧化碳转化率随温度升高而降低，则是平衡状态。A项，a点后二氧化碳转化率仍可升高，说明反应处于正向进行状态，则v正＞v逆，故A错误；B项，b点二氧化碳转化率达50％，即10min二氧化碳消耗1mol，氢气消耗3mol，则，故B正确；C项，b点后，随温度的升高，二氧化碳转化率下降，说明平衡逆向移动，逆反应向为吸热反应，则，故C错误；D项，恒容条件下，混合气体总体积始终保持不变，各物质均为气体，则反应前后混合气体总质量不变，根据可知，混合气体密度始终保持不变，不能说明反应达平衡状态，故D错误；故选B。
12．SCl2可用作有机合成的氯化剂。在体积为的密闭容器中充入0.2mol SCl2，发生反应：2SCl2 (g)S2Cl2 (g) +Cl2(g)，图中所示曲线分别表示反应在时和平衡时SCl2的转化率与温度的关系。下列说法正确的是( )
A．2SCl2 (g)S2Cl2 (g) +Cl2(g)的ΔH＞0、ΔS＜0
B．55OC，从0~10min，以S2Cl2表示反应的平均速率为
C．当容器中混合气体的平均相对分子质量恒定不变时，反应达到平衡状态
D．82℃，若起始时在该密闭容器中充入SCl2、S2Cl2和Cl2各0.1mol，则此时v(逆)＞v(正)
【答案】B
【解析】A项，由图可知，升高温度，SCl2的平衡转化率增大，则正反应为吸热反应，ΔH＞0；且正反应可自发进行，说明ΔH-TΔS＜0，则ΔS＞0，A项错误；B项，55OC，从0~10min，以S2Cl2表示反应的平均速率为，B项正确；C项，反应过程中气体的总质量不变，该反应为气体分子数不变的反应，则该反应中混合气体的总物质的量不变，混合气体的摩尔质量始终不变，则平均相对分子质量恒定不变，故当容器中混合气体的平均相对分子质量恒定不变时，不能说明反应达到平衡状态，C项错误；D项，82℃下，反应达平衡时，SCl2的转化率为90%，则达平衡时，c(SCl2)==，c(S2Cl2)=c(Cl2)==0.045mol/L，该反应的平衡常数K==20.25，若起始时在该密闭容器中充入SCl2、S2Cl2和Cl2各0.1mol，则Qc==1＜K，则平衡正向移动，v(逆)＜v(正)，D项错误；故选B。
13．利用CO2催化加氢可制乙烯，反应为2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H，在两个容积均为1L恒容密闭容器中，分别加入2molCO2、4molH2，分别选用两种催化剂，反应进行相同时间，测得CO2转化率随反应温度的变化如下图所示。下列说法正确的是( )
A．使用催化剂I时反应的活化能低于催化剂II
B．△H>0
C．b、d两状态下，化学反应速率相等
D．d状态下，保持其他条件不变，向容器中再加入1molCO2与0.5molC2H4，v(正)
【解析】A项，使用催化剂I时反应中二氧化碳的转化率变化快，更快地达到平衡，使用催化剂I时反应的活化能低于催化剂II，故A正确；B项，达到平衡后升高温度，二氧化碳的转化率降低，说明正反应放热，△H＜0，故B错误；C项，b、d两状态下，d点温度高，化学反应速率更快，故C错误；D项，
反应的平衡常数为K= ，d状态下，保持其他条件不变，向容器中再加入1molCO2与0.5molC2H4，Qc=
反应1：3H2 (g)+ CO2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH＝－49.3kJ·mol－1
反应2： H2 (g)+ CO2(g)CO (g)+ H2O(g) ΔH＝+41.2kJ·mol－1
将一定比例的CO2、H2以一定流速通过催化剂，在一定温度下反应，CO2的转化率、CH3OH或CO的选择性［］与催化剂中NiO的质量分数的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．反应2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g) ΔH= 90.5 kJ·mol－1
B．曲线Y表示CO2的转化率随催化剂中NiO的质量分数的变化
C．其他条件不变，催化剂中NiO的质量分数为1%时，CH3OH的产率最高
D．其他条件不变，NiO的质量分数从25%增加到50%，CH3OH的平衡选择性降低
【答案】B
【解析】A项，根据盖斯定律，反应1-反应2得2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g) ΔH=ΔH1-ΔH2=-90.5 kJ·mol－1，A错误；B项，CH3OH的选择性与CO的选择性之和为100%，由图可知，CO的选择性曲线与CH3OH的选择性曲线应关于50%这条水平线对称，则曲线X表示CO的选择性，那么曲线Y表示CO2的转化率随催化剂中NiO的质量分数的变化，B正确；C项，由图可知，其他条件不变，催化剂中NiO的质量分数为1%时，CH3OH的选择性最高，但CO2的转化率不是最高，则CH3OH的产率不一定是最高，C错误；D项，催化剂能加快反应速率，但不影响平衡，因此NiO的质量分数从25%增加到50%，CH3OH的平衡选择性不变，D错误；故选B。
15．(2024·江苏无锡高三教学质量调研测试)拥有中国自主知识产权的全球首套煤制乙醇工业化项目投产成功。某煤制乙醇过程表示如下：
过程a包括以下3个主要反应：
I．CH3COOCH3 (g)+ 2H2(g)= C2H5OH(g)+ CH3OH(g) ΔH1
Ⅱ．CH3COOCH3 (g)+ CH3OH(g)=CH3COOC2H5(g)+ CH3OH(g) ΔH2
Ⅲ．CH3COOCH3 (g)+ H2(g)= CH3CHO(g)+ CH3OH(g) ΔH3
相同时间内，测得乙酸甲酯转化率随温度的变化如图1所示，乙醇和乙酸乙酯的选择性[乙醇选择性]随温度的变化如图2所示。
下列说法不正确的是( )
A．205℃后反应Ⅲ开始发生反应
B．225～235℃，反应I处于平衡状态
C．温度可影响催化剂的选择性，从而影响目标产物乙醇的选择性
D．205℃时，CH3COOCH3起始物质的量为5mol，转化率为30%，则最终生成乙醇0.6mol
【答案】B
【解析】A项，由图2可知，温度T≤205℃时，乙醇和乙酸乙酯的选择性之和为100%，而温度在大于205℃时，乙醇和乙酸乙酯的选择性之和小于100%，说明温度T≤205℃时，反应Ⅲ未开始，温度在大于205℃时，反应Ⅲ开始生成副产物CH3CHO，A正确；B项，由①知反应Ⅰ正向放热，升高温度，平衡逆向移动，CH3COOCH3的平衡转化率减小，由图1可知，225℃～235℃，CH3COOCH3的转化率增大，说明反应Ⅰ未达到平衡状态，B错误；C项，由图2可知，温度可影响催化剂的选择性，从而影响目标产物的选择性，C正确；D项，在205℃时，CH3COOCH3起始物质的量为5mol，转化率为30%，则n(转化的CH3COOCH3)=5mol×30%=1.5mol，由图2可知，乙醇的选择性为40%，则n(最终转化为为乙醇的CH3COOCH3)=n(转化的CH3COOCH3)×40%=1.5mol×40%=0.6mol，根据反应Ⅰ可知，生成乙醇的物质的量为0.6mol，D正确；故选B。
16．(2024·江苏连云港高三教学质量调研)催化加氢制的反应体系中，发生的主要反应如下：
反应1：CO2(g)+ 3H2 (g)CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH1＝－49.5kJ·mol－1
反应2：CO2(g)+H2 (g)CO (g)+ H2O(g) ΔH2＝+41.2kJ·mol－1
恒压下，将起始n(CO2 ) ：n( H2) =1：3的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，测得出口处CO2的转化率及CH3OH和CO的选择性[]随温度的变化如图所示，下列说法正确的是( )
A．曲线②表示CO的选择性
B．280℃时出口处CH3OH的物质的量浓度大于220℃时
C．一定温度下，增大可提高CO2平衡转化率
D．为提高CH3OH生产效率，需研发CO2转化率高和CH3OH选择性高的催化剂
【答案】A
【解析】A项，反应1为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，二氧化碳的转化率减小，反应2为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，二氧化碳的转化率增大，一氧化碳的浓度增大、选择性增大，根据已知甲醇和一氧化碳的选择性之和为100%，所以曲线②表示一氧化碳的选择性，故A正确；B项，反应1为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇的浓度减小，则280℃时出口处甲醇的物质的量浓度小于220℃时，故B错误；C项，一定温度下，增大的值相当于增大二氧化碳的浓度，平衡向正反应方向移动，但二氧化碳的转化率减小，故C错误；D项，催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，提高甲醇的选择性，但化学平衡不移动，二氧化碳的转化率不变，故D错误；故选A。
17．在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，除主反应(反应Ⅰ)外，还会发生副反应(反应Ⅱ)。
反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g) CH4(g) +2H2O(g) KI
反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g) CO(g) +H2O(g) K II
一定压强下，向某容积可变的密闭容器中通入CO2和H2 的混合气体(其中CO2和H2的物质的量之比为1∶4)，在某催化剂的作用下同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，测得CO2的转化率、CH4的选择性、CO的选择性随反应温度的变化情况如图所示。
已知：CH4或CO的选择性指反应生成CH4或CO时所消耗的CO2的物质的量占参与反应的CO2总物质的量的百分比。
下列说法正确的是( )
A．相同温度下，反应2CO(g)+2H2(g) CO2(g) +CH4(g)的平衡常数
B．温度升高，反应Ⅰ的平衡常数KI 和反应Ⅱ的平衡常数K II都增大
C．通过控制反应温度、调节压强等措施可提高CH4的选择性
D．500℃时，反应达到平衡后，增大压强，体系中CO和CH4的体积分数均减小
【答案】C
【解析】A项，根据盖斯定律，目标反应可由反应Ⅰ-2×反应Ⅱ得到，则目标反应的平衡常数，A错误；B项，由题图可知，在温度为340~400℃时，CH4的选择性为100%，即此温度范围内只发生反应Ⅰ，在此温度范围内升高温度，CO2的转化率减小，说明反应Ⅰ的平衡逆向移动，KI 减小，B错误；C项，由上述分析及反应Ⅰ、反应Ⅱ在反应前后气体分子数的变化特点可知，温度、压强可影响CH4的选择性，为提高CH4的选择性，可采用控制反应温度、调节压强等措施，C正确；D项，增大压强，反应Ⅰ的平衡正向移动，可提高甲烷的产率，反应Ⅰ的平衡移动也会影响反应Ⅱ中CO的产率，D错误；故选C。
18．(2024·浙江省金华市十校选考模拟考试)一定条件下，E和TFAA合成H的反应路径如下图：
已知反应初始，c(E)=0.10mol·Lˉ1，c(TFAA)=0.08mol·Lˉ1。部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示，忽略反应过程中的体积变化。下列说法正确的是( )
A．合适催化剂能同时改变反应①②③的焓变
B．0-t1段E的平均反应速率：
C．由0-t1段的变化可推断活化能大小：反应①<反应②<反应③
D．TFAA是E合成H的催化剂，平衡后c(TFAA)=0.08mol·Lˉ1
【答案】C
【解析】一定条件下，E和TFAA合成H的反应路径共有三个反应：①E+TFAA→F ②F→G ③G→H+TFAA，反应初始c(E)=0.10mol·Lˉ1，，c(TFAA)=0.08mol·Lˉ1，图像显示初始时刻TFAA的浓度由0.08mol/L瞬间变为0，说明①反应非常迅速瞬间完成，在0-t1段TFAA浓度始终为0，H和G的浓度在增加，t1之后G的浓度减小且TFAA浓度在反应一段时间后才开始增加，这是因为③反应消耗了G生成了TFAA，而反应初期体系中仍有E剩余(加入的E比TFAA多)，生成的TFAA与E迅速反应，直到E完全消耗后，TFAA才会从0开始增加。A项，催化剂只能改变化学反应速率不能改变反应的焓变，故A错误；B项，E与TFAA的反应非常迅速，0-t1段E的平均反应速率不是，故B错误；C项，图像显示初始时刻TFAA的浓度由0.08mol/L瞬间变为0，说明①反应非常迅速瞬间完成，0-t1段内H的浓度增加量小于G，所以反应速率①>②>③，即活化能大小：反应①<反应②<反应③，故C正确；D项，从合成路径可以看出：TFAA既是最初的反应物又在最终的生成物中，说明TFAA确实作了催化剂，初始时c(TFAA)=0.08mol·Lˉ1，所以如果所有反应都能完全进行，最终c(TFAA)=0.08mol·Lˉ1，但是G→H+TFAA是可逆反应，所以c(TFAA)<0.08 mol·Lˉ1，故D错误；故选C。
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