資源簡介

(共33張PPT)
第17講
化學平衡圖像題
2025：基于主題教學的高考化學專題復習系列講座
2025
2024全國甲卷-13題 根據圖像分析：沉淀溶解平衡 沉淀的轉化 Ag2CrO4轉化為AgCl 體系中離子濃度的變化及Ksp的計算
2024全國甲卷-28題 原理綜合題：結合圖像分析，多重平衡體系物質轉化率、化學平衡常數、速率之比的計算
2024全國新課標-13題 酸溶液中分布系數與PH圖像：離子濃度大小關系，Ka 的計算，電離度
2024山東卷-10題 根據圖像分析：在Ag-CH3COOH體系中隨pH 的變化粒子濃度的變化關系及Ka 的計算
2024山東卷-15題 摩爾分數-時間-溫度曲線圖：結合速率方程比較速率常數大小、不同溫度速率比值
2024山東卷-20題 原理綜合題：C-H2O-CaO多重平衡體系中，溫度升高對應物種溫度降低的的原因分析
2024湖南卷-14題 多重反應體系，產物分布分數與投料比關系曲線
2024湖南卷-18題 原理綜合題：多重反應體系，單位時間內出料口流出的物質的量隨時間變化關系圖
2024湖北卷-13題 結合圖像及Ksp、Ka分析比較微粒濃度大小關系
2024黑吉遼卷-10題 結合多重平衡體系濃度-時間關系圖分析速率、平衡常數、催化劑對平衡轉化率的影響。
2024年——化學平衡圖像考向考點統計
2024浙江卷（6月）-15題 結合H2S水溶液中含硫微粒物質的量分數-pH圖像及硫化亞鐵，氫氧化亞鐵的Ksp數值綜合分析溶解度、水解率等
2024浙江卷（6月）-15題 結合投料比-生氫速率圖像解釋速率變化的原因。
2024浙江卷（1月）-19題 原理綜合題：根據速率-濃度圖像解釋不同階段速率變化原因
2024河北卷-11題 結合圖像分析CN-與多種離子形成配離子過程中離子濃度的變化，解離速率和生成速率大小的比較等
2024河北卷-17題 原理綜合題：根據圖像分析溫度高低，進料比變化等
2024北京卷-17題 原理綜合題：依據轉化率-溫度圖像，解釋途中兩點容器容積大小不同的原因
2024江蘇卷-17題 原理綜合題：結合圖像分析產率下降的原因
2024江蘇卷-13題 多重平衡體系，依據圖像判斷產物生成速率大小
2024甘肅卷-17題 原理綜合題：結合圖像判斷不同處理方式的速率快慢；速率的計算
2022年——四大平衡常數考向考點統計
重溫經典
模型建構
名師導學
2025
知識重構
重溫經典
模型建構
名師導學
2025
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二、基本原理
1. 影響化學反應速率的因素：
2. 影響化學平衡移動的因素：
3. 勒夏特列原理及應用：
一、看懂圖像
1. 坐標軸的含義，甚至圖像的形成過程。
2. 曲線的變化趨勢，以及其代表的含義。
3. 關注特殊點，起點、終點、轉折點、交點等。
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三、圖像題的解題步驟
(1)識圖像：觀察橫坐標、縱坐標的含義，看清每條曲線的含義及變化趨勢，找到有用的特殊點。
(2)找聯系：根據圖像中的坐標含義和特殊點，找到特殊點所對應狀態與反應中的一些特定物理量之間的聯系。
(3)想原理：聯想影響化學反應速率的因素，化學平衡移動原理、平衡常數的應用等。
(4)用公式：平衡常數計算公式，對數計算公式等。
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答案：D
B
C
D
，該反應正向氣體分子總數減小，同溫時，條件下轉化率高于，故，x、y點轉化率相同，此時壓強對容積的影響大于溫度對容積的影響
判斷依據：該反應正反應放熱，且氣體分子數減小，反應正向進行時，容器內壓強減小，從T3到T2平衡時△p增大，說明反應正向進行程度逐漸增大，對應溫度逐漸降低
75%
D
0.03
H2
當溫度高于T1，CaCO3已完全分解，只發生反應Ⅱ，溫度升高，反應Ⅱ逆向移動，所以CO2的摩爾分數減小。
例8(2022年湖南卷14題)向體積均為1L的兩恒容容器中分別充入2mol X和1mol Y發生反應：2X(g)+Y(g) Z(g) ΔH，其中甲為絕熱過程，乙為恒溫過程，兩反應體系的壓強隨時間的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是( )
重溫經典
“三段式”計算
c點各物質的濃度為0.5、0.25、0.75mol/L，
c點的濃度商為Q=12
BC
A．ΔH>0
B．氣體的總物質的量：naC．a點平衡常數：K>12
D．反應速率：va正例9(2021年湖南卷11題)已知：A(g)＋2B(g) 3C(g)　ΔH<0，向一恒溫恒容的密閉容器中充入1 mol A和3 mol B發生反應，t1時達到平衡狀態Ⅰ，在t2時改變某一條件，t3時重新達到平衡狀態Ⅱ，正反應速率隨時間的變化如圖所示。下列說法正確的是( 　　)
A．容器內壓強不變，表明反應達到平衡
B．t2時改變的條件：向容器中加入C
C．平衡時A的體積分數φ：φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)
D．平衡常數K：K(Ⅱ)重溫經典
BC
例10(2022年甲卷28題)金屬鈦(Ti)在航空航天、醫療器械等工業領域有著重要用途。目前生產鈦的方法之一是將金紅石(TiO2)轉化為TiCl4，再進一步還原得到鈦。TiO2轉化為 TiCl4有直接氯化法和碳氯化法：
(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)+2Cl2(g) == TiCl4(g)+O2(g) ΔH1=172 kJ·mol-1
(ⅱ)碳氯化：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) == TiCl4(g)+2CO(g) ΔH2=-51 kJ·mol-1
(2)在 1.0×105 Pa，將 TiO2、C、Cl2 以物質的量比1∶2.2∶2進行反應。體系中氣體平衡組成比例(物質的量分數)隨溫度變化的理論計算結果如圖所示。
重溫經典
重溫經典
(2)在 1.0×105 Pa，將 TiO2、C、Cl2 以物質的量比1∶2.2∶2進行反應。
①反應C(s)+CO2(g) == 2CO(g)的平衡常數Kp(1 400 ℃) =___________Pa。
②圖中顯示，在 200 ℃平衡時 TiO2幾乎完全轉化為 TiCl4，但實際生產中反應溫度卻遠高于此溫度，其原因是______________________________。
7.2×105
為了提高反應速率，在相同時間內得到更多的TiCl4產品，提高效益
例11(2021年全國甲卷28題)(2)二氧化碳催化加氫制甲醇，有利于減少溫室氣體二氧化碳。其總反應可表示為CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49 kJ·mol－1。回答下列問題：
合成總反應在起始物n(H2)∶n(CO2)＝3時，在不同條件下達到平衡，設體系中甲醇的物質的量分數為x(CH3OH)，在t＝250 ℃下的x(CH3OH)～p、在p＝5×105 Pa下的x(CH3OH)～t 如圖所示。
①用各物質的平衡分壓表示總反應的平衡常數，表達式Kp＝___________；
重溫經典
重溫經典
②圖中對應等壓過程的曲線是______，判斷的理由是_________________ _________________________________________________________；
③當x(CH3OH)＝0.10時，CO2的平衡轉化率α＝__________，反應條件可能為________________________或___________________________。
在t＝250 ℃下的x(CH3OH)～p、在p＝5×105 Pa下的x(CH3OH)～t 如圖所示。
b
總反應ΔH<0，升高
溫度時平衡向逆反應方向移動，甲醇的物質的量分數變小
33.3%
5×105Pa，210 ℃
9×105Pa，250 ℃
重溫經典
例12(2021年全國乙卷28題)一氯化碘(ICl)是一種鹵素互化物，具有強氧化性，可與金屬直接反應，也可用作有機合成中的碘化劑。回答下列問題：
(3) McMorris測定和計算了在136～180 ℃范圍內下列反應的平衡常數Kp。
2NO(g)＋2ICl(g) 2NOCl(g)＋I2(g)　Kp1
2NOCl(g) 2NO(g)＋Cl2(g)　Kp2
得到lg Kp1～ 和lg Kp2～ 均為線性關系，
如圖所示：
①由圖可知，NOCl分解為NO和Cl2，
反應的ΔH______0(填“大于”或“小于”)。
大于
重溫經典
2NO(g)＋2ICl(g) 2NOCl(g)＋I2(g)　Kp1
2NOCl(g) 2NO(g)＋Cl2(g)　Kp2
得到lg Kp1～ 和lg Kp2～ 均為線性關系，
如圖所示：
②反應2ICl(g) Cl2(g)＋I2(g)的K＝
____________(用Kp1、Kp2表示)；
該反應的ΔH______0(填“大于”或“小于”)，
寫出推理過程：_________________________________________________。
Kp1·Kp2
大于
T1
T2
如圖從T1升溫到T2，lg Kp1＋lg Kp2=lg Kp1·Kp2=lg K變大，所以該反應為吸熱反應。
例13(2021年廣東19題)(4)我國力爭于2030年前做到碳達峰，2060年前實現碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點之一。該重整反應體系主要涉及以下反應：
(a)CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1
(b)CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2
(c)CH4(g) C(s)＋2H2(g)　ΔH3
(d)2CO(g) CO2(g)＋C(s)　ΔH4
(e)CO(g)＋H2(g) H2O(g)＋C(s)　ΔH5
設Kpr為相對壓力平衡常數，其表達式寫法：
在濃度平衡常數表達式中，用相對分壓代替濃度。氣體的相對分壓等于其分壓(單位為kPa)除以p0(p0＝100 kPa)。反應a、c、e的ln Kpr隨 (溫度的倒數)的變化如圖所示。
①反應a、c、e中，屬于吸熱反應的有______________(填字母)。
重溫經典——進階型
ac
例13(c)CH4(g) C(s)＋2H2(g)　ΔH3
②反應c的相對壓力平衡常數表達式為
Kpr＝______________。
③在圖中A點對應溫度下、原料組成為
n(CO2)∶n(CH4)＝1∶1、初始總壓為100 kPa的恒容密閉容器中進行反應，體系達到平衡時H2的分壓為40 kPa。計算CH4的平衡轉化率，寫出計算過程。
重溫經典——進階型
重溫經典
模型建構
名師導學
2025
知識重構
圖像題屬于數形結合類題目，是數學坐標在化學學科的應用，屬于難度系數較大的題目。
1. 先思考圖像的類型和形成過程。
2. 再結合圖像聯想化學規律。
3. 分析化學規律，得出相應的結論。
思維模型
方法模型
1. 圖像中曲線的辨識：
（1）找到某特定物理的變化曲線
（2）利用數學規律找到物理量的實際變化情況
（3）運用反應特征和平衡移動原理得出結論
方法模型
2. 平衡常數的計算：
（1）利用“三段式”計算出平衡時的濃度或分壓
（2）通過圖像中的特殊點找到需要用的濃度或分壓
（3）代入相應的平衡常數表達式
方法模型
3. 反應特征的判斷：
（1）找到特定物理量的變化曲線
（2）利用數學規律找到物理量的實際變化情況
（3）運用平衡移動原理推知反應特征
重溫經典
模型建構
名師導學
2025
知識重構
化學平衡圖像題一般以大題的形式出現，在化學反應原理題中占有一席之地，往往是原理題中難度較大的部分，如果大題中沒有出現，則會以選擇題的形式來補全題型。平衡圖像題屬于數形結合類題，是化學與數學學科的融合類題目，本身化學平衡部分的內容就是高中化學的難點，突破了此類題目，也就度過了化學的難關。
1.命題特點：一直在創新，數學知識的應用越來越多。
2. 考點考向：曲線的辨識、平衡常數的計算、反應特征的判斷、有關計算等。
3. 解題思路：抓住基礎，考慮圖像來源，把握特殊點的意義，聯想應用規律。
名師導學第17講－化學平衡圖像題
1．（2024屆·廣東廣州·三模）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溫度的變化曲線如圖所示。下列說法不正確的是
A．
B．兩點的正反應速率：
C．此反應在任意溫度下都可自發進行
D．當容器內氣體的平均相對分子質量不變時，反應達平衡狀態
2．（2024屆·河北滄州·三模）工業上用固體作固硫劑，氫氣還原輝鉬礦()獲得鉬(Mo)的反應原理為。在恒容密閉容器中進行該反應，平衡時氣體的體積分數與溫度的關系如圖所示。下列說法錯誤的是
A．X、Y、Z分別代表、、CO
B．該反應在高溫下可以自發進行
C．圖中
D．升高溫度，反應體系中混合氣體的平均相對分子質量增大
3．（2024屆·安徽安慶·三模）改變某條件對反應的化學平衡的影響，得到如下圖象(圖中p表示壓強，T表示溫度，n表示物質的量，表示平衡轉化率，表示體積分數)。根據圖象，下列判斷正確的是
反應I 反應Ⅱ
反應Ⅲ 反應Ⅳ
A．反應I：若，則此反應可以在任何溫度下均自發進行
B．反應Ⅱ：此反應的，且
C．反應Ⅲ：且或且
D．反應Ⅳ：在恒壓條件下，若起始時充入反應物的物質的量相等且該反應為放熱反應，則平衡時體積
4．（2024·廣西柳州·統考一模）二氧化碳催化加氫制甲醇，能助力“碳達峰”，涉及反應有：
反應①
反應②
反應③
(4)在下，和按物質的量之比為進行投料，只發生反應①和反應③，平衡時CO和在含碳產物中的物質的量分數及轉化率隨溫度的變化如圖所示。
①圖中a代表的物質是 。
②q曲線在250℃之后隨溫度升高而增大的原因是 。
5．（2024屆·四川內江·三模）我國在政府工作報告中提出力爭于2030年前做到碳達峰，2060年前實現碳中和。因此，研發二氧化碳轉化利用技術，成為當下研究熱點。
．與重整是再利用的研究熱點之一。該重整反應體系主要涉及以下反應：
①
②
③
(5)在m和n兩種催化劑作用下，反應①的阿倫尼烏斯經驗公式實驗數據如圖2所示，已知阿倫尼烏斯經驗公式(為活化能，k為速率常數，R和C為常數)，m和n兩種催化劑中對該反應催化效果較高的是 (填“m”或“n”)。
6．（2024·山東濟寧二模）乙酸水蒸氣重整制氫氣是一項極具前景的制氫工藝，該過程中發生下列反應：
反應Ⅰ
反應Ⅱ
已知：S表示選擇性，；在時，1MPa下，平衡時和隨溫度的變化；350℃下，平衡時和隨壓強的變化均如圖2所示。平衡常數隨溫度變化如圖3所示。
①350℃下，選擇性隨壓強變化的曲線是 （填字母）。
②圖中B、C、D、M、N、P、Q7個點中與A點處于相同化學平衡狀態的點有 個。
7．（2024屆·黑龍江齊齊哈爾·三模）鐵的化合物在工業生產中具有重要的應用。以硅酸鐵作為載氧體實現甲烷部分氧化，發生的主要反應有：
i．；
ii．；
iii．
iv.
回答下列問題：
在恒壓密閉容器中，加入甲烷和水蒸氣各，一定條件下發生反應：。測得平衡時的體積分數與溫度、壓強的關系如圖所示。
①壓強 (填“大于”“小于”或“等于”)。
②溫度為、壓強為，時，N點表示的正、逆反應速率 (填“大于”“小于”或“等于”)。
③時該反應的壓強平衡常數 (用含的代數式表示)。
8．（2024屆·山東濟寧·三模）CO2耦合乙苯()脫氫制備苯乙烯()是綜合利用CO2的熱點研究領域，制備苯乙烯涉及的主要反應如下：
反應I．(g) 　(g)+H2(g) △H1
反應Ⅱ．　 △H2＞0
反應Ⅲ．(g)+CO2(g) (g)+CO(g)+H2O(g)△H3＞0
(2)向密閉容器中按一定比例投入原料氣，達到平衡時隨溫度變化關系如圖所示。三種原料氣配比分別為：I．只有乙苯、Ⅱ．n(乙苯):n(CO2)=1:5、Ⅲ．n(乙苯):n(Ar)=1:5
①恒容條件下，若B表示原料氣只有乙苯的曲線，則原料氣配比n(乙苯):n(Ar)=1:5的曲線為 (填A、B或C)。
②恒壓條件下，若B表示原料氣只有乙苯的曲線，則原料氣配比n(乙苯):n(CO2)=1:5的曲線為 (填A、B或C)，從平衡移動的角度解釋CO2的作用： 。
9.(2020年江蘇15題)CH4與CO2重整生成H2和CO的過程中主要發生下列反應：
CH4(g)＋CO2(g)===2H2(g)＋2CO(g)　ΔH＝247.1 kJ·mol－1
H2(g)＋CO2(g)===H2O(g)＋CO(g)　 ΔH＝41.2 kJ·mol－1
在恒壓、反應物起始物質的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1條件下，CH4和CO2的平衡轉化率隨溫度變化的曲線如圖所示。下列有關說法正確的是(　　)
A．升高溫度、增大壓強均有利于提高CH4的平衡轉化率
B．曲線B表示CH4的平衡轉化率隨溫度的變化
C．相同條件下，改用高效催化劑能使曲線A和曲線B相重疊
D．恒壓、800 K、n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1條件下，反應至CH4轉化率達到X點的值，改變除溫度外的特定條件繼續反應，CH4轉化率能達到Y點的值
10.(2021年遼寧12題)某溫度下，降冰片烯在鈦雜環丁烷催化下聚合，反應物濃度與催化劑濃度及時間關系如圖。已知反應物消耗一半所需的時間稱為半衰期，下列說法錯誤的是(　　)
A．其他條件相同時，催化劑濃度越大，反應速率越大
B．其他條件相同時，降冰片烯濃度越大，反應速率越大
C．條件①，反應速率為0.012 mol·L－1·min－1
D．條件②，降冰片烯起始濃度為3.0 mol·L－1時，半衰期為62.5 min
11.(2021年湖南16題)(3)氨氣中氫含量高，是一種優良的小分子儲氫載體，且安全、易儲運。在一定溫度下，利用催化劑將NH3分解為N2和H2。回答下列問題：
某興趣小組對該反應進行了實驗探究。在一定溫度和催化劑的條件下，將0.1 mol NH3通入3 L的密閉容器中進行反應(此時容器內總壓為200 kPa)，各物質的分壓隨時間的變化曲線如圖所示。
①若保持容器體積不變，t1時反應達到平衡，用H2的濃度變化表示0～t1時間內的反應速率v(H2)＝______mol·L－1·min－1(用含t1的代數式表示)；
②t2時將容器體積迅速縮小至原來的一半并保持不變，圖中能正確表示壓縮后N2分壓變化趨勢的曲線是____(用圖中a、b、c、d表示)，理由是_________________________________；
③在該溫度下，反應的標準平衡常數Kθ＝_______________________________。
[已知：分壓＝總壓×該組分物質的量分數，對于反應dD(g)＋eE(g)gG(g)＋hH(g)　Kθ＝，其中pθ＝100 kPa，pG、pH、pD、pE為各組分的平衡分壓]
12.(2020年全國卷Ⅲ28題)二氧化碳催化加氫合成乙烯是綜合利用CO2的熱點研究領域。回答下列問題：
(1)CO2催化加氫生成乙烯和水的反應中，產物的物質的量之比n(C2H4)∶n(H2O)＝_________。當反應達到平衡時，若增大壓強，則n(C2H4)________(填“變大”“變小”或“不變”)。
(2)理論計算表明，原料初始組成n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，在體系壓強為0.1 MPa，反應達到平衡時，四種組分的物質的量分數x隨溫度T的變化如圖所示。
圖中，表示C2H4、CO2變化的曲線分別是______、________。CO2催化加氫合成C2H4反應的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。
(3)根據圖中點A(440 K，0.39)，計算該溫度時反應的平衡常數Kp＝________(MPa)－3(列出計算式。以分壓表示，分壓＝總壓×物質的量分數)。
(4)二氧化碳催化加氫合成乙烯反應往往伴隨副反應，生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烴。一定溫度和壓強條件下，為了提高反應速率和乙烯選擇性，應當____________________。
13.(2020年山東卷18題)探究CH3OH合成反應化學平衡的影響因素，有利于提高CH3OH的產率。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應如下：
Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1
Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2＝－90.4 kJ·mol－1
Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH3
(3)不同壓強下，按照n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，實驗測定CO2的平衡轉化率和CH3OH的平衡產率隨溫度的變化關系如下圖所示。
已知：CO2的平衡轉化率＝×100%
CH3OH的平衡產率＝×100%
其中縱坐標表示CO2平衡轉化率的是圖________(填“甲”或“乙”)；壓強p1、p2、p3由大到小的順序為__________；圖乙中T1溫度時，三條曲線幾乎交于一點的原因是___________。
14.[2020·天津，16(3)(4)]用H2還原CO2可以在一定條件下合成CH3OH(不考慮副反應)
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH
(3)某溫度下，恒容密閉容器中，CO2和H2的起始濃度分別為a mol·L－1和3a mol·L－1，反應平衡時，CH3OH的產率為b，該溫度下反應平衡常數的值為___________________。
(4)恒壓下，CO2和H2的起始物質的量之比為1∶3時，該反應在無分子篩膜時甲醇的平衡產率和有分子篩膜時甲醇的產率隨溫度的變化如圖所示，其中分子篩膜能選擇性分離出H2O。
①甲醇平衡產率隨溫度升高而降低的原因為__________________________________。
②P點甲醇產率高于T點的原因為__________________________________________。
③根據上圖，在此條件下采用該分子篩膜時的最佳反應溫度為____________ ℃。
第17講－化學平衡圖像題答案及解析
1.【答案】C
【詳解】A．越大，甲烷的轉化率越小，相同溫度下x1甲烷的轉化率大于x2，則，A正確；
B．b點和c點溫度相同，CH4的起始物質的量都為1mol，b點x值小于c點，則b點加水多，反應物濃度大，則反應速率，B正確；
C．a、b投料比相同，升高溫度，甲烷的轉化率增大，說明升高溫度平衡正向移動，正向，正向體積增大則，時T較大，故該反應高溫自發，C錯誤；
D．都是氣體參加的反應，正向體積增大，則平均相對分子量是個變值，平均相對分子量不變時各組分含量不再變化，達到平衡，D正確；
故選C。
2.【答案】C
【詳解】A．該反應中，反應物只有一種是氣體，生成物有兩種是氣體，由圖可知，隨著溫度的升高，平衡時一種氣體的體積分數減小，兩種氣體(Y和Z)的體積分數增大，且Y的體積分數是Z的體積分數的2倍，故可推知X、Y、Z分別代表、、，A正確：
B．由化學方程式可知該反應的，由圖可知該反應為吸熱反應，即，根據可知，該反應在高溫下可以自發進行，B正確；
C．由圖可知，130℃時，該反應達到平衡時，和的體積分數相等，的體積分數是的體積分數的2倍，三種氣體的體積分數之和等于，則，C錯誤；
D．升高溫度，該反應的化學平衡正向移動，反應體系中混合氣體的平均相對分子質量增大，D正確；
答案選C。
3.【答案】A
【詳解】A．由題干圖像可知，壓強相同時，隨著溫度的升高，反應物A的轉化率減小，即平衡逆向移動，說明該反應正反應＜0，若，說明等溫條件下，壓強越大反應物A的轉化率越小，即增大壓強平衡逆向移動，即＞0，則此反應可以在任何溫度下均自發進行，A正確；
B．由題干圖像可知，T2條件下反應先達到平衡，則T2＞T1，且溫度越高，生成物C的物質的量越小，說明升高溫度平衡逆向移動，故此反應的，B錯誤；
C．由題干圖像可知，反應物B的物質的量相同時，T1條件下生成物C的體積分數越大，若，說明升高溫度，生成物C的體積分數減小，平衡逆向移動，正反應為放熱反應，即，同理可知，且，C錯誤；
D．該反應為放熱反應，說明升高溫度平衡逆向移動，反應物A的轉化率減小，即T2＞T1，且相同溫度下隨著壓強增大，反應物A的轉化率不變，說明反應前后氣體的物質的量不變，則在恒壓條件下，若起始時充入反應物的物質的量相等，則平衡時兩溫度下容器中物質的量相等，故有平衡時體積，D錯誤；
故答案為：A。
4.【答案】 CH3OH 250℃之后反應①為主反應
【解析】反應①為吸熱反應，反應③為放熱反應，平衡后升高溫度，甲醇的物質的量減少，CO的物質的量增加，a曲線代表甲醇，b曲線代表CO，q曲線代表CO2的轉化率隨溫度的變化；250°C之前以反應③為主，升高溫度，反應③逆向移動，CO2的轉化率降低，250°C之后以反應①為主，升高溫度，反應①正向移動，CO2的轉化率增大
5.【答案】n
【解析】已知，，則，由圖可知斜率可知，反應n的活化能Ea較小，活化能越小，催化效果越好，故m和n兩種催化劑中對該反應催化效果較高的是n。
6.【答案】a 3
【解析】①反應I反應Ⅱ均為吸熱反應，由圖3可知反應I受溫度影響比反應Ⅱ大，反應隨溫度升高，平衡逆向，濃度減少，則選擇性隨壓強變化的曲線是a；
②圖中M、Q、D與A點處于相同化學平衡狀態，答案為3個；
7.【答案】 大于 小于 (或其他正確答案)
【解析】①該反應為氣體分子數增多的可逆反應，溫度一定時，減小壓強，平衡正向移動，平衡時的體積分數增大，故壓強大于。
②溫度為、壓強為時，N點時反應未達到平衡，反應需逆向進行，N點表示的正、逆反應速率小于。
③列出三段式如下：
由圖可知，M點平衡時的體積分數為60%，則。解得：。M點平衡時混合氣體的總物質的量為時該反應的壓強平衡常數。
8.【答案】 B A 二氧化碳作為稀釋氣降低分壓并消耗氫氣，促進乙苯脫氫反應平衡正向移動
【解析】①恒容條件下，若B表示原料氣只有乙苯的曲線，則原料氣配比n(乙苯):n(Ar)=1:5時，由于苯乙烯的濃度不變，Ar的存在對生成苯乙烯的平衡體系不產生影響，所以平衡時不變，故曲線為B。
②恒壓條件下，若B表示原料氣只有乙苯的曲線，則原料氣配比n(乙苯):n(CO2)=1:5時，由反應Ⅱ可知，CO2會消耗反應Ⅰ生成的H2，從而使平衡正向移動，平衡時增大，故曲線為A，從平衡移動的角度解釋CO2的作用為：二氧化碳作為稀釋氣降低分壓并消耗氫氣，促進乙苯脫氫反應平衡正向移動。
9.【答案】BD
【解析】A項，甲烷參與的反應為吸熱反應，升高溫度，甲烷的平衡轉化率增大，該反應為氣體體積增大的反應，增大壓強，甲烷的平衡轉化率減小，錯誤；B項，CO2參與兩個反應，且第一個反應中甲烷和二氧化碳的化學計量數相等，因此當起始時甲烷和二氧化碳的物質的量之比為1∶1時，同溫度下CO2的轉化率大于甲烷的轉化率，即曲線B表示甲烷的平衡轉化率隨溫度的變化，正確；C項，催化劑不能改變化學平衡，因此兩條曲線不能重疊，錯誤；D項，溫度不變，增大二氧化碳的量，平衡可向右移動，甲烷的轉化率增大，可能達到Y點的值，正確。
10.【答案】B
【解析】由圖中曲線①②可知，其他條件相同時，催化劑濃度越大，反應所需要的時間越短，故反應速率越大，A項正確；由圖中曲線①③可知，其他條件相同時，降冰片烯的濃度①是③的兩倍，所用時間①也是③的兩倍，反應速率相等，故說明反應速率與降冰片烯濃度無關，B項錯誤；條件①，反應速率為v＝＝＝0.012 mol·L－1·min－1，C項正確；反應物消耗一半所需的時間稱為半衰期，條件②，降冰片烯起始濃度為3.0 mol·L－1時，半衰期為125 min×＝62.5 min，D項正確。
11.【答案】答案　①　②b　開始體積減半，N2分壓變為原來的2倍，隨后由于加壓平衡逆向移動，N2分壓比原來的2倍要小　③0.48
【解析】①設t1時達到平衡，轉化的NH3的物質的量為2x，列出三段式：
　　　　 2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)
起始/mol　　　0.1　　　　0　 　 0
轉化/mol　　　2x　　　　 x　　　3x
平衡/mol　　0.1－2x　 x　　 　3x
根據同溫同體積下，混合氣體的物質的量之比等于壓強之比，＝，解得x＝0.02 mol，v(H2)＝＝ mol·L－1·min－1。
②t2時將容器體積壓縮到原來的一半，開始N2分壓變為原來的2倍，隨后由于加壓平衡逆向移動，N2分壓比原來的2倍要小，故b曲線符合。
③由圖可知，平衡時，NH3、N2、H2的分壓分別為120 kPa、40 kPa、120 kPa，反應的標準平衡常數Kθ＝＝0.48。
12.【答案】(1)1∶4　變大　(2)d　c　小于　(3)×　(4)選擇合適催化劑等
【解析】(1)CO2催化加氫生成乙烯和水的化學方程式為2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)，產物的物質的量之比n(C2H4)∶n(H2O)＝1∶4，該反應是氣體體積減小的反應，增大壓強平衡右移，則n(C2H4)變大。
(2)由平衡圖像知，390 K時四種組分的物質的量分數之比滿足1∶3的是c曲線和a曲線，物質的量分數之比滿足1∶4的是d曲線和b曲線，結合反應方程式和原始投料n(CO2)∶n(H2)＝1∶3可得，曲線c表示CO2，曲線a表示H2，曲線d表示C2H4，曲線b表示H2O；由圖像的變化趨勢可知，升高溫度，曲線a、c增大，曲線b、d減小，說明平衡左移，所以正反應放熱，ΔH＜0。
(3)起始投料比n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，平衡時總壓為0.1 MPa，結合反應方程式可知p(CO2)∶p(H2)＝1∶3，p(C2H4)∶p(H2O)＝1∶4，由圖像可知p(H2)＝p(H2O)＝0.1 ×0.39 MPa，所以p(CO2)＝×0.39 MPa，p(C2H4)＝×0.39 MPa。
　 　　 2CO2(g) ＋ 6H2(g) C2H4(g) ＋ 4H2O(g)
平衡時壓強/MPa ×0.39 0.1 ×0.39 ×0.39 0.1 ×0.39
該溫度下的平衡常數Kp＝＝(MPa)－3＝×(MPa)－3。
(4)在一定溫度和壓強下，為了提高反應速率和乙烯的選擇性，減少副反應的發生，應當選擇合適催化劑等。
13.【答案】(3)乙　p1＞p2＞p3　T1時以反應Ⅲ為主，反應Ⅲ前后氣體分子數相等，壓強改變對平衡沒有影響　
【解析】(3)由反應Ⅰ、Ⅱ可知，隨著溫度的升高，甲醇的平衡產率逐漸降低，因此圖甲的縱坐標表示的是甲醇的平衡產率，圖乙的縱坐標表示的是CO2的平衡轉化率。同溫度下，隨著壓強的增大，甲醇的平衡產率應增大，因此壓強由大到小的順序為p1＞p2＞p3。圖乙中，當升溫到T1時，CO2的平衡轉化率與壓強的大小無關，說明以反應Ⅲ為主，因為反應Ⅲ前后氣體分子數相等。
14.【答案】(3)
(4)①該反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動(或平衡常數減小)　②分子篩膜從反應體系中不斷分離出H2O，有利于反應正向進行，甲醇產率升高　③210
【解析】(3)恒溫恒容條件下進行反應，平衡時，CH3OH的產率為b，則反應物轉化率為b，按“三段式”法計算：
　　　 CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
　a 　 3a 　 0 　 0
　ab 　 3ab 　 ab 　ab
　a(1－b) 3a(1－b)　ab 　ab
則該溫度下反應平衡常數K＝＝。
(4)①圖中有分子篩膜時，P點甲醇產率最大，達到平衡狀態，P點后甲醇的產率降低，其原因是合成甲醇的反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，甲醇產率降低。②P點有分子篩膜，T點無分子篩膜，而分子篩膜能選擇性分離出H2O，使平衡正向移動，提高甲醇的產率。③由題圖可知，當有分子篩膜，溫度為210 ℃時，甲醇產率最大，故該分子篩膜的最佳反應溫度為210 ℃。第17講－化學平衡圖像題
一、知識重構
1. 看懂圖像
(1)坐標軸的含義，甚至圖像的形成過程。
(2)曲線的變化趨勢，以及其代表的含義。
(3)關注特殊點，起點、終點、轉折點、交點等。
2. 基本原理
(1)影響化學反應速率的因素：
(2)影響化學平衡移動的因素：
(3)勒夏特列原理及應用。
3. 圖像題的解題步驟
(1)識圖像：觀察橫坐標、縱坐標的含義，看清每條曲線的含義及變化趨勢，找到有用的特殊點。
(2)找聯系：根據圖像中的坐標含義和特殊點，找到特殊點所對應狀態與反應中的一些特定物理量之間的聯系。
(3)想原理：聯想影響化學反應速率的因素，化學平衡移動原理、平衡常數的應用等。
(4)用公式：平衡常數計算公式，對數計算公式等。
二、重溫經典
1.（2023河北8）某溫度下，兩種難溶鹽的飽和溶液中或與的關系如圖所示。下列說法錯誤的是
A．
B．若混合溶液中各離子濃度如J點所示，加入，則平衡時變小
C．向固體中加入溶液，可發生的轉化
D．若混合溶液中各離子起始濃度如T點所示，待平衡時
【答案】D
【分析】對于沉淀，存在沉淀溶解平衡，則，在圖像上任找兩點（0，16），（3，7），轉化成相應的離子濃度代入，由于溫度不變，所以計算出的不變，可求得x=3，；對于沉淀，存在沉淀溶解平衡，，按照同樣的方法，在圖像上任找兩點（0，10），（3，7），可求得y=1，。
【詳解】A．根據分析可知，x=3，y=1，，A項正確；
B．由圖像可知，若混合溶液中各離子濃度如J點所示，此時，加入，增大，減小，則，，變小，B項正確；
C．向固體中加入溶液，當達到了的溶度積常數，可發生→的轉化，C項正確；
D．若混合溶液中各離子起始濃度如T點所示，由于沉淀達到沉淀溶解平衡，所以不發生變化，而要發生沉淀，
和的物質的量按1：1減少，所以達到平衡時，D項錯誤；
故選D。
2.（2024河北11）在水溶液中，可與多種金屬離子形成配離子。X、Y、Z三種金屬離子分別與形成配離子達平衡時，與的關系如圖。
下列說法正確的是
A. 的X、Y轉化為配離子時，兩溶液中的平衡濃度：
B. 向Q點X、Z的混合液中加少量可溶性Y鹽，達平衡時
C. 由Y和Z分別制備等物質的量的配離子時，消耗的物質的量：
D. 若相關離子的濃度關系如P點所示，Y配離子的解離速率小于生成速率
【答案】B
【解析】
【詳解】A．的X、Y轉化為配離子時，溶液中，則，根據圖像可知，縱坐標約為時，溶液中，則溶液中的平衡濃度：，A錯誤；
B．Q點時，即，加入少量可溶性Y鹽后，會消耗形成Y配離子，使得溶液中減小(沿橫坐標軸向右移動)，與曲線在Q點相交后，隨著繼續增大，X對應曲線位于Z對應曲線上方，即，則，B正確；
C．設金屬離子形成配離子的離子方程式為金屬離子配離子，則平衡常數，，即，故X、Y、Z三種金屬離子形成配離子時結合的越多，對應曲線斜率越大，由題圖知，曲線斜率：，則由Y、Z制備等物質的量的配離子時，消耗的物質的量：，C錯誤；
D．由P點狀態移動到形成Y配離子的反應的平衡狀態時，不變，增大，即增大、c(Y配離子)減小，則P點狀態Y配離子的解離速率>生成速率，D錯誤；
本題選B。
3.(2024年山東卷10題)常溫下水溶液體系中存在反應：，平衡常數為K。已初始濃度，所有含碳物種的摩爾分數與變化關系如圖所示(忽略溶液體積變化)。下列說法正確的是
A. 線Ⅱ表示的變化情況
B. 的電離平衡常數
C. 時，
D. 時，
【答案】C
【解析】
【分析】在溶液中存在平衡：CH3COOHCH3COO-+H+（①）、Ag++CH3COO-CH3COOAg(aq)（②），Ag+的水解平衡Ag++H2OAgOH+H+（③），隨著pH的增大，c(H+)減小，平衡①③正向移動，c(CH3COOH)、c(Ag+)減小，pH較小時（約小于7.8）CH3COO-濃度增大的影響大于Ag+濃度減小的影響，CH3COOAg濃度增大，pH較大時（約大于7.8）CH3COO-濃度增大的影響小于Ag+濃度減小的影響，CH3COOAg濃度減小，故線Ⅰ表示CH3COOH的摩爾分數隨pH變化的關系，線Ⅱ表示CH3COO-的摩爾分數隨pH變化的關系，線Ⅲ表示CH3COOAg隨pH變化的關系。
【詳解】A．根據分析，線Ⅱ表示CH3COO-的變化情況，A項錯誤；
B．由圖可知，當c(CH3COOH)=c(CH3COO-)相等時（即線Ⅰ和線Ⅱ的交點），溶液的pH=m，則CH3COOH的電離平衡常數Ka==10-m，B項錯誤；
C．pH=n時=10-m，c(CH3COO-)==10n-mc(CH3COOH)，Ag++CH3COO-CH3COOAg(aq)K=，c(Ag+)=，由圖可知pH=n時，c(CH3COOH)=c(CH3COOAg)，代入整理得c(Ag+)=mol/L，C項正確；
D．根據物料守恒，pH=10時溶液中c(Ag+)+c(CH3COOAg)+c(AgOH)=0.08mol/L，D項錯誤；
答案選C
4.(2024年全國甲卷13題)將0.10mmol Ag2CrO4配制成1.0mL懸濁液，向其中滴加0.10mol·L-1的NaCl溶液。lg[cM/(mol·L-1)](M代表Ag+、Cl 或CrO42 )隨加入NaCl溶液體積(V)的變化關系如圖所示。
下列敘述正確的是
A.交點a處：c(Na+)=2c(Cl )
B.K (AgCl)/K (Ag2CrO4)=10-2.21
C.V≤2.0mL時c(CrO42-)/c(Cl )不變
D.y1= 7.82,y2= lg34
【答案】D
【分析】向含的懸濁液中滴加的溶液，發生反應：，兩者恰好完全反應時,溶液的體積為v(NaCl)=，2mL之后再加溶液，c(Cl-)增大，據，Ksp(AgCl)=c(Ag+)c(Cl-)可知，c(Ag+)會隨著c(Cl-)增大而減小，所以2mL后降低的曲線，即最下方的虛線代表Ag+，升高的曲線，即中間虛線代表Cl-，則剩余最上方的實線為曲線。由此分析解題：
【詳解】A．2mL時與溶液恰好完全反應，則a點時溶質為NaCl和Na2CrO4，電荷守恒：c(Na+)+c(Ag+)+c(H+)=2c()+c(Cl-)+c(OH-)，此時c(H+)、c(OH-)、c(Ag+)可忽略不計，a點為Cl-和曲線的交點，即c()=c(Cl-)，則溶液中c(Na+)≈3c(Cl-)，A錯誤；
B．當V(NaCl)=1.0mL時，有一半的Ag2CrO4轉化為AgCl，Ag2CrO4與AgCl共存，均達到沉淀溶解平衡，取圖中橫坐標為1.0mL的點，得Ksp(AgCl)= c(Ag+)c(Cl-)=10-5.18×10-4.57=10-9.75，Ksp(Ag2CrO4)= c2(Ag+)c()=(10-5.18)2×10-1.60 =10-11.96，則==102.21，B錯誤；
C．V＜2.0mL時，Ag+未沉淀完全，體系中Ag2CrO4和AgCl共存，則=為定值，即為定值，由圖可知，在V≤2.0mL時c(Ag+)并不是定值，則的值也不是定值，即在變化，C錯誤；
D．V＞2.0mL時AgCl處于飽和狀態，V(NaCl)=2.4mL時，圖像顯示c(Cl-)=10-1.93mol/L，則c(Ag+)===10-7.82mol/L，故y1=-7.82，此時Ag2CrO4全部轉化為AgCl，n()守恒，等于起始時n(Ag2CrO4)，則c(CrO)===mol/L，則y2=lg c(CrO)=lg=-lg34，D正確；
故答案選D。
5．（2024年北京卷第16題）是一種重要的工業原料。可采用不同的氮源制備。以為氮源催化氧化制備，反應原理分三步進行。
①第I步反應的化學方程式為___________________________。
②針對第Ⅱ步反應進行研究：在容積可變的密閉容器中，充入和進行反應。在不同壓強下（、），反應達到平衡時，測得轉化率隨溫度的變化如圖所示。解釋y點的容器容積小于x點的容器容積的原因_________________________________________________________。
【答案】①
②，該反應正向氣體分子總數減小，同溫時，條件下轉化率高于，故，x、y點轉化率相同，此時壓強對容積的影響大于溫度對容積的影響
【解析】第I步反應為氨氣的催化氧化，化學方程式為。
，該反應正向氣體分子總數減小，同溫時，條件下轉化率高于，故，x、y點轉化率相同，此時壓強對容積的影響大于溫度對容積的影響。
6. （2024年河北卷第17題）氯氣是一種重要的基礎化工原料，廣泛應用于含氯化工產品的生產。硫酰氯及1，4-二(氯甲基)苯等可通過氯化反應制備。
硫酰氯常用作氯化劑和氯磺化劑，工業上制備原理如下：。
①若正反應活化能為，則逆反應的活化能_______(用含正的代數式表示)。
②恒容密閉容器中按不同進料比充入和其，測定溫度下體系達平衡時的(為體系初始壓強，，P為體系平衡壓強)，結果如圖。
上圖中溫度由高到低的順序為_______，判斷依據為_______。M點的轉化率為_______，溫度下用分壓表示的平衡常數_______。
③下圖曲線中能準確表示溫度下隨進料比變化的是_______(填序號)。
【答案】 ①. ②. ③. 該反應正反應放熱，且氣體分子數減小，反應正向進行時，容器內壓強減小，從到平衡時增大，說明反應正向進行程度逐漸增大，對應溫度逐漸降低 ④. ⑤. 0.03 ⑥. D
【解析】
①根據反應熱與活化能E正和E逆關系為正反應活化能-逆反應活化能可知，該反應的。
②該反應的正反應為氣體體積減小的反應，因此反應正向進行程度越大，平衡時容器內壓強越小，即越大。從到，增大，說明反應正向進行程度逐漸增大，已知正反應為放熱反應，則溫度由到逐漸降低，即。由題圖甲中M點可知，進料比為，平衡時，已知恒溫恒容情況下，容器內氣體物質的量之比等于壓強之比，可據此列出“三段式”。
可計算得，。
③由題圖甲中M點可知，進料比為2時，，結合“三段式”，以及時化學平衡常數可知，進料比為0.5時，也為，曲線D上存在（0.5，60）。本題也可以快解：根據“等效平衡”原理，該反應中和的化學計量數之比為，則和的進料比互為倒數(如2與0.5)時，相等。
7. （2024年山東卷第20題）水煤氣是的主要來源，研究對體系制的影響，涉及主要反應如下：
壓力p下，體系達平衡后，圖示溫度范圍內已完全反應，在溫度時完全分解。氣相中，和摩爾分數隨溫度的變化關系如圖所示，則a線對應物種為_______(填化學式)。當溫度高于時，隨溫度升高c線對應物種摩爾分數逐漸降低的原因是_______。
【答案】 ①. ②. 當溫度高于T1，已完全分解，只發生反應Ⅱ，溫度升高，反應Ⅱ逆向移動，所以的摩爾分數減小。
【解析】
圖示溫度范圍內已完全反應，則反應Ⅰ已經進行完全，反應Ⅱ和Ⅲ均為放熱反應，從開始到T1，溫度不斷升高，反應Ⅱ和Ⅲ逆向移動，依據反應Ⅱ，量減小，摩爾分數減小，量升高，摩爾分數，且二者摩爾分數變化斜率相同，所以a曲線代表的摩爾分數的變化，則c曲線代表的摩爾分數隨溫度的變化，開始到T1，的摩爾分數升高，說明在這段溫度范圍內，反應Ⅲ占主導，當溫度高于T1，已完全分解，只發生反應Ⅱ，所以的摩爾分數減小。
8.(2022年湖南卷14題)向體積均為1L的兩恒容容器中分別充入2mol X和1mol Y發生反應：2X(g)+Y(g)Z(g) ΔH，其中甲為絕熱過程，乙為恒溫過程，兩反應體系的壓強隨時間的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是( )
A．ΔH>0 B．氣體的總物質的量：naC．a點平衡常數：K>12 D．反應速率：va正【答案】BC
【解析】該反應是氣體分子數減小的反應，絕熱容器中氣體壓強先增大后減小，說明該反應是放熱反應，ΔH<0，A項錯誤；甲容器的溫度高于乙容器，容器體積相同，a、c兩點的壓強相同，則c點氣體的物質的量較大，B項正確；依據c點的“三段式計算，設生成Z的物質的量為x mol，2X(g) + Y(g) Z(g)
起始/mol 2 1 0
轉化/mol 2x x x
c點/mol 2-2x 1-x x
根據同溫同壓下氣體的壓強之比等于物質的量之比，=，所以x=0.75，c點各物質的濃度為0.5mol/L、0.25mol/L、0.75mol/L，c點的濃度商為Q==12，a點的溫度高于c點，所以c點比a點向右轉化的更多，a點為高溫的平衡點，平衡常數大于c點的濃度商，C項正確；a、b點均處于平衡狀態，b點的物質的量小，且溫度低，所以正反應速率小，D項錯誤。
9.(2021年湖南卷11題)已知：A(g)＋2B(g)3C(g)　ΔH<0，向一恒溫恒容的密閉容器中充入1 mol A和3 mol B發生反應，t1時達到平衡狀態Ⅰ，在t2時改變某一條件，t3時重新達到平衡狀態Ⅱ，正反應速率隨時間的變化如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．容器內壓強不變，表明反應達到平衡
B．t2時改變的條件：向容器中加入C
C．平衡時A的體積分數φ：φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)
D．平衡常數K：K(Ⅱ)【答案】BC
【解析】容器內發生的反應為A(g)＋2B(g)3C(g)，該反應是氣體分子數不變的可逆反應，所以在恒溫恒容條件下，氣體的壓強始終保持不變，則容器內壓強不變，不能說明反應達到平衡狀態，A錯誤；根據圖像變化曲線可知，t2～t3過程中，t2時v正′瞬間不變，平衡過程中不斷增大，則說明反應向逆反應方向移動，且不是“突變”圖像，屬于“漸變”過程，所以排除溫度與催化劑等影響的因素，改變的條件為向容器中加入C，B正確；最初加入體系中的A和B的物質的量的比值為1∶3，當向體系中加入C時，平衡逆向移動，最終A和B各自物質的量增加的比例為1∶2，因此平衡時A的體積分數：φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)，C正確；平衡常數K與溫度有關，因該反應在恒溫條件下進行，所以K保持不變，D錯誤。
10.(2022年甲卷28題)金屬鈦(Ti)在航空航天、醫療器械等工業領域有著重要用途。目前生產鈦的方法之一是將金紅石(TiO2)轉化為TiCl4，再進一步還原得到鈦。TiO2轉化為 TiCl4有直接氯化法和碳氯化法：
(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)+2Cl2(g) == TiCl4(g)+O2(g) ΔH1=172 kJ·mol-1
(ⅱ)碳氯化：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) == TiCl4(g)+2CO(g) ΔH2=-51 kJ·mol-1
(2)在 1.0×105 Pa，將 TiO2、C、Cl2 以物質的量比1∶2.2∶2進行反應。體系中氣體平衡組成比例(物質的量分數)隨溫度變化的理論計算結果如圖所示。
①反應C(s)+CO2(g) == 2CO(g)的平衡常數Kp(1 400 ℃) =_______Pa。
②圖中顯示，在 200 ℃平衡時 TiO2幾乎完全轉化為 TiCl4，但實際生產中反應溫度卻遠高于此溫度，其原因是___________________________________________。
【答案】(2) ① 7.2×105 ② 為了提高反應速率，在相同時間內得到更多的TiCl4產品，提高效益
【解析】(2)①由圖可知，1400℃，體系中氣體平衡組成比例CO2是0.05，TiCl4是0.35，CO是0.6，反應C(s)+CO2(g)=2CO(g)的平衡常數Kp(1400℃)== =Pa=7.2×105Pa；
②實際生產中需要綜合考慮反應的速率、產率等，以達到最佳效益，實際反應溫度遠高于200℃，就是為了提高反應速率，在相同時間內得到更多的TiCl4產品。
11.(2021年全國甲卷28題)(2)二氧化碳催化加氫制甲醇，有利于減少溫室氣體二氧化碳。其總反應可表示為CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－49 kJ·mol－1。回答下列問題：
合成總反應在起始物＝3時，在不同條件下達到平衡，設體系中甲醇的物質的量分數為x(CH3OH)，在t＝250 ℃下的x(CH3OH)～p、在p＝5×105 Pa下的x(CH3OH)～t如圖所示。
①用各物質的平衡分壓表示總反應的平衡常數，表達式Kp＝________________；
②圖中對應等壓過程的曲線是________，判斷的理由是__________________________；
③當x(CH3OH)＝0.10時，CO2的平衡轉化率α＝_____________，反應條件可能為________________或________________。
【答案】① 　②b　總反應ΔH<0，升高溫度時平衡向逆反應方向移動，甲醇的物質的量分數變小　③33.3%　5×105 Pa，210 ℃　9×105 Pa，250 ℃
【解析】③設起始n(CO2)＝1 mol，n(H2)＝3 mol，則
　　　 3H2(g)＋CO2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
起始/mol 3 1 0 0
轉化/mol 3x x x x
平衡/mol 3－3x 1－x x x
當平衡時，若x(CH3OH)＝0.10，＝0.10，解得x＝ ，平衡時CO2的轉化率α＝×100%≈33.3%；由圖可知，滿足平衡時x(CH3OH)＝0.10的條件有：5×105Pa，210 ℃或9×105Pa，250 ℃。
12.(2021年全國乙卷28題)一氯化碘(ICl)是一種鹵素互化物，具有強氧化性，可與金屬直接反應，也可用作有機合成中的碘化劑。回答下列問題：
(3) McMorris測定和計算了在136～180 ℃范圍內下列反應的平衡常數Kp。
2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I2(g)　Kp1
2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)　Kp2
得到lg Kp1～和lg Kp2～均為線性關系，如下圖所示：
①由圖可知，NOCl分解為NO和Cl2，反應的ΔH______0(填“大于”或“小于”)。
②反應2ICl(g)Cl2(g)＋I2(g)的K＝____________(用Kp1、Kp2表示)；
該反應的ΔH____0(填“大于”或“小于”)， 寫出推理過程：______________________。
【答案】(3)①大于　②Kp1·Kp2　大于　設T′>T，即<，由圖可知：lg Kp2(T′)－lg Kp2(T)>|lg Kp1(T′)－lg Kp1(T)|＝lg Kp1(T)－lg Kp1(T′)，則：lg[Kp2(T′)·Kp1(T′)]>lg[Kp2(T)·Kp1(T)]，即K(T′)>K(T)，因此該反應正反應為吸熱反應，即ΔH大于0　
【解析】(3)①結合圖可知，溫度越高，越小，lg Kp2越大，即Kp2越大，說明升高溫度平衡2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)正向移動，則NOCl分解為NO和Cl2反應的ΔH大于0。
②Ⅰ.2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I2(g)　Kp1
Ⅱ.2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)　Kp2
Ⅰ＋Ⅱ得2ICl(g)Cl2(g)＋I2(g)，則2ICl(g)Cl2(g)＋I2(g)的K＝Kp1·Kp2；該反應的ΔH大于0；推理過程如下：設T′>T，即<，由圖可知：lg Kp2(T′)－lg Kp2(T)>|lg Kp1(T′)－lg Kp1(T)|＝lg Kp1(T)－lgKp1(T′)，則：lg[Kp2(T′)·Kp1(T′)]>lg[Kp2(T)·Kp1(T)]，即K(T′)>K(T)，因此該反應的正反應為吸熱反應，即ΔH大于0。
13.(2021年廣東19題)(4)我國力爭于2030年前做到碳達峰，2060年前實現碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點之一。該重整反應體系主要涉及以下反應：
(a)CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1
(b)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2
(c)CH4(g)C(s)＋2H2(g)　ΔH3
(d)2CO(g)CO2(g)＋C(s)　ΔH4
(e)CO(g)＋H2(g)H2O(g)＋C(s)　ΔH5
設K為相對壓力平衡常數，其表達式寫法：在濃度平衡常數表達式中，用相對分壓代替濃度。氣體的相對分壓等于其分壓(單位為kPa)除以p0(p0＝100 kPa)。
反應a、c、e的ln K隨(溫度的倒數)的變化如圖所示。
①反應a、c、e中，屬于吸熱反應的有_____________________(填字母)。
②反應c的相對壓力平衡常數表達式為K＝______________。
③在圖中A點對應溫度下、原料組成為n(CO2)∶n(CH4)＝1∶1、初始總壓為100 kPa的恒容密閉容器中進行反應，體系達到平衡時H2的分壓為40 kPa。計算CH4的平衡轉化率，寫出計算過程。
【答案】①ac　②
③由圖可知，A處對應反應c的ln K＝0，即K＝＝1，解得＝p(CH4)，已知反應達到平衡時p(H2)＝40 kPa，則p(CH4)＝16 kPa，且初始狀態時p(CH4)＝×100 kPa＝50 kPa，故CH4的平衡轉化率為×100%＝68%。
【解析】①隨著溫度的升高，反應a和c的ln K增大，說明K的數值增大，反應向正反應方向進行，反應a和c為吸熱反應，同理反應e的ln K減小，說明K的數值減小，反應向逆反應方向進行，反應e為放熱反應。②用相對分壓代替濃度，則反應c的平衡常數表達式K＝＝。③由圖可知，A處對應反應c的ln K＝0，即K＝＝1，解得＝p(CH4)，已知反應達到平衡時p(H2)＝40 kPa，則p(CH4)＝16 kPa，且初始狀態時p(CH4)＝×100 kPa＝50 kPa，故CH4的平衡轉化率為×100%＝68%。
三、模型建構
1.思維模型
圖像題屬于數形結合類題目，是數學坐標在化學學科的應用，屬于難度系數較大的題目。
(1)先思考圖像的類型和形成過程。
(2)再結合圖像聯想化學規律。
(3)分析化學規律，得出相應的結論。
2.方法模型
(1)圖像中曲線的辨識：
①找到某特定物理的變化曲線
②利用數學規律找到物理量的實際變化情況
③運用反應特征和平衡移動原理得出結論
(2)平衡常數的計算：
①利用“三段式”計算出平衡時的濃度或分壓
②通過圖像中的特殊點找到需要用的濃度或分壓
③代入相應的平衡常數表達式
(3)反應特征的判斷：
①找到特定物理量的變化曲線
②利用數學規律找到物理量的實際變化情況
③運用平衡移動原理推知反應特征
四、名師導學
化學平衡圖像題一般以大題的形式出現，在化學反應原理題中占有一席之地，往往是原理題中難度較大的部分，如果大題中沒有出現，則會以選擇題的形式來補全題型。平衡圖像題屬于數形結合類題，是化學與數學學科的融合類題目，本身化學平衡部分的內容就是高中化學的難點，所以突破了此類題目，也就度過了化學的難關。
1.命題特點：一直在創新，在基礎型向高階型轉變。
2. 考點考向：曲線的辨識、平衡常數的計算、反應特征的判斷、有關計算等。
3. 解題思路：抓住基礎，考慮圖像來源，把握特殊點的意義，聯想應用規律。

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