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第2課時　化學反應速率與化學平衡綜合圖像
[核心素養發展目標]　1.了解幾種常考特殊圖像。2.能提取有效信息綜合分析多曲線圖像，正確解答相關問題。
一、幾種特殊曲線分析
類型一　拋物線型曲線分析
例1　對于反應aA(g)＋bB(g)??cC(g)＋dD(g)　ΔH＝Q的變化曲線如下圖：
(1)M點之前，溫度低反應速率小，測定時反應為________狀態，v正________v逆。
(2)M點為________，M點后為平衡移動受溫度影響的情況。升高溫度，平衡向________________移動，Q________0。
(3)由圖2可得出a＋b________c＋d。
例2　向絕熱恒容密閉容器中通入SO2和NO2，一定條件下反應SO2(g)＋NO2(g)??SO3(g)＋NO(g)達到平衡，正反應速率隨時間變化的示意圖如圖所示：
(1)反應過程中壓強________(填“增大”“減小”或“不變”)。
(2)反應物濃度：a點________b點(填“>”“<”或“＝”，下同)。
(3)該反應的焓變ΔH________0。
(4)c點是否是平衡狀態：________(填“是”或“否”)。
例3　一定溫度下，發生反應：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)　ΔH<0，改變反應物的投料比，NH3的平衡體積分數隨的變化曲線如圖所示：
(1)a＝________。
(2)A、B、C三點H2的平衡轉化率由大到小的順序：_______________________________，
三點的平衡常數大小關系：________。
類型二　曲線及曲線外標記特殊點圖像
例4　對于化學反應mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)(如圖)，分析E、F點反應進行的方向。
(1)L線上所有的點都是平衡點，L線上方(E點)，A%大于平衡體系的A%，則E點Q________K，反應________進行，v正______v逆。
(2)同理分析，F點Q________K，反應________進行，v正________v逆。
1．已知A(g)＋B(g)??2C(g)，反應過程中C的百分含量與溫度的關系如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．正反應速率：v(c)>v(d)>v(b)
B．化學平衡常數：K(d)>K(c)
C．c點向d點變化時，v正D．d點狀態加入合適的催化劑可使C%增大
2.如圖是在其他條件一定時，反應：2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)中NO的最大轉化率與溫度(T)的關系曲線。圖中坐標有A、B、C、D、E 5點。
(1)其中表示已達平衡狀態，v正＝v逆的點是________。
(2)其中表示未達平衡狀態，v正>v逆的點是________。
(3)其中表示未達平衡狀態，v正(4)該反應的ΔH________0。
二、多曲線復雜圖像的分析
類型一　與平衡移動有關的多曲線圖像分析
例1　150 ℃時，發生的反應為CS2(g)＋2H2O(g)??CO2(g)＋2H2S(g)　ΔH＝－46 kJ·mol－1。在恒溫恒容條件下發生上述反應，測得H2O的平衡轉化率[α(H2O)]與溫度、投料比[A＝]的關系如圖所示。
X代表________，A1________(填“>”“<”或“＝”)A2，判斷依據是_____________________
_______________________________________________________________________________。
例2　2HI(g)?? H2(g)＋I2(g)　ΔH＞0，v正～x(HI)和v逆～x(H2)的關系可用如圖表示。
當升高到某一溫度時，反應重新達到平衡，相應的點分別為________(填字母)。
類型二　根據圖像判斷催化效率或反應的選擇性
例3　采用一種新型的催化劑(主要成分是Cu-Mn的合金)，利用CO和H2制備二甲醚(DME)。
主反應：2CO(g)＋4H2(g)??CH3OCH3(g)＋H2O(g)
副反應：CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)、CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
測得反應體系中各物質的產率或轉化率與催化劑的關系如圖所示。則催化劑中約為______時最有利于二甲醚的合成。
例4　丙烷催化直接脫氫反應：
主反應：C3H8(g)??C3H6(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋124.3 kJ·mol－1 (ⅰ)
副反應：C3H8(g)??C2H4(g)＋ CH4(g)　ΔH2(ⅱ)
(1)反應 ⅰ的平衡常數、產物丙烯選擇性、副產物乙烯選擇性與溫度的關系如圖所示，分析工業生產中采用的溫度為650 ℃左右的原因是_______________________________________。
(2)溫度為 670 ℃時，若在 1 L 的容器中投入8 mol C3H8，充分反應后，平衡混合氣體中有 2 mol CH4和一定量C3H8、C3H6、H2、C2H4，計算該條件下C3H6 的選擇性為____%(C3H6的選擇性＝×100%)。
分析復雜圖像要做到四看
一看橫縱坐標、二看是否平衡態、三看曲線走勢關鍵點、四看方程式的特點(系數、熱效應)。
1．在恒壓、NO和O2的起始濃度一定的條件下，催化反應相同時間，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)。下列說法正確的是(　　)
A．反應2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)的ΔH>0
B．圖中X點所示條件下，延長反應時間不能提高NO的轉化率
C．圖中Y點所示條件下，增加O2的濃度不能提高NO的轉化率
D．380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，NO的平衡轉化率為50%，則平衡常數K>2 000 mol－1·L
2．已知：無CO時反應2NO(g) N2(g)＋O2(g)，有CO時反應2CO(g)＋2NO(g)??2CO2(g)＋N2(g)。某研究小組以AgZSM為催化劑，在容積為1 L的容器中，相同時間下測得0.1 mol NO轉化為N2的轉化率隨溫度變化如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A．反應2NO(g) N2(g)＋O2(g)的ΔH<0
B．X點可以通過更換高效催化劑提高NO的反應速率
C．Y點再通入CO、N2各0.01 mol，此時v正(CO)D．達平衡后，其他條件不變，改變物料使>1，CO轉化率下降
3．將燃煤廢氣中的CO2轉化為二甲醚的反應原理為2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)。已知在壓強為a MPa下，該反應在不同溫度、不同投料比時，CO2的轉化率如圖：
此反應________(填“放熱”或“吸熱”)；若溫度不變，提高投料比[]，則K將________(填“增大”“減小”或“不變”)。
第2課時　化學反應速率與化學平衡綜合圖像
一、
例1　(1)非平衡　＞　(2)平衡點　逆反應方向　<　(3)<
例2　(1)增大　(2)>　(3)<　(4)否
例3　(1)3∶1　(2)αA(H2)>αB(H2)>αC(H2)　相等
例4　(1)<　正向　>　(2)>　逆向　<
應用體驗
1．C　[溫度越高，反應速率越大，則正反應速率：v(d)>v(c)>v(b)，A錯誤；正反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，K減小，則化學平衡常數：K(d)2．(1)BD　(2)C　(3)AE　(4)<
二、
例1　溫度　>　溫度相同時，增大CS2(g)的投料，平衡正向移動，H2O(g)的平衡轉化率升高
例2　AE
例3　2.0
例4　(1)丙烯選擇性高，反應速率快，平衡常數大　(2)50
應用體驗
1．D　2.C
3．放熱　不變(共75張PPT)
第2章　章末提升課　
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第2課時
化學反應速率與化學平衡綜合圖像
核心素養
發展目標
1.了解幾種常考特殊圖像。
2.能提取有效信息綜合分析多曲線圖像，正確解答相關問題。
內容索引
課時對點練
一、幾種特殊曲線分析
二、多曲線復雜圖像的分析
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一
幾種特殊曲線分析
類型一　拋物線型曲線分析
例1　對于反應aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)　ΔH＝Q的變化曲線如下圖：
(1)M點之前，溫度低反應速率小，
測定時反應為 狀態，v正
v逆。
(2)M點為 ，M點后為平衡
移動受溫度影響的情況。升高溫度，平衡向 移動，Q 0。
(3)由圖2可得出a＋b c＋d。
一
幾種特殊曲線分析
非平衡
＞
平衡點
逆反應方向
<
<
例2　向絕熱恒容密閉容器中通入SO2和NO2，一定條件下反應SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)達到平衡，正反應速率隨
時間變化的示意圖如圖所示：
(1)反應過程中壓強 (填“增大”“減小”或
“不變”)。
(2)反應物濃度：a點 b點(填“>”“<”或“＝”，下同)。
(3)該反應的焓變ΔH 0。
(4)c點是否是平衡狀態： (填“是”或“否”)。
增大
>
<
否
例3　一定溫度下，發生反應：N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)　ΔH<0，改變反應物的投料比，NH3的平
衡體積分數隨 的變化曲線如圖所示：
(1)a＝ 。
(2)A、B、C三點H2的平衡轉化率由大到小的順序： ，三點的平衡常數大小關系： 。
3∶1
αA(H2)>αB(H2)>αC(H2)
相等
類型二　曲線及曲線外標記特殊點圖像
例4　對于化學反應mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)(如圖)，分析E、F點反應進行的方向。
(1)L線上所有的點都是平衡點，L線上方(E點)，A%大于
平衡體系的A%，則E點Q K，反應 進行，v正 v逆。
(2)同理分析，F點Q K，反應 進行，v正 v逆。
<
正向
>
>
逆向
<
1.已知A(g)＋B(g) 2C(g)，反應過程中C的百分含量與溫度的關系如圖所示，下列說法正確的是
A.正反應速率：v(c)>v(d)>v(b)
B.化學平衡常數：K(d)>K(c)
C.c點向d點變化時，v正D.d點狀態加入合適的催化劑可使C%增大
√
溫度越高，反應速率越大，則正反應速率：
v(d)>v(c)>v(b)，A錯誤；
正反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，
K減小，則化學平衡常數：K(d)由c點向d點變化時，平衡逆向移動，可知v正d點時加入催化劑不會使平衡移動，C%不變，D錯誤。
2.如圖是在其他條件一定時，反應：2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)中NO的最大轉化率與溫度(T)的關系曲線。圖中坐標有A、B、C、D、E 5點。
(1)其中表示已達平衡狀態，v正＝v逆的點是 。
(2)其中表示未達平衡狀態，v正>v逆的點是 。
(3)其中表示未達平衡狀態，v正(4)該反應的ΔH 0。
返回
BD
C
AE
<
多曲線復雜圖像的分析
>
<
二
類型一　與平衡移動有關的多曲線圖像分析
例1　150 ℃時，發生的反應為CS2(g)＋2H2O(g)
CO2(g)＋2H2S(g)　ΔH＝－46 kJ·mol－1。在
恒溫恒容條件下發生上述反應，測得H2O的平衡
轉化率[α(H2O)]與溫度、投料比[A＝ ]的關系如圖所示。
X代表______，A1____(填“>”“<”或“＝”)A2，判斷依據是_________
__________________________________________________________。
二
多曲線復雜圖像的分析
溫度
>　
溫度相同
時，增大CS2(g)的投料，平衡正向移動，H2O(g)的平衡轉化率升高
例2　2HI(g) H2(g)＋I2(g)　ΔH＞0，v正～x(HI)和v逆～x(H2)的關系可用如圖表示。
當升高到某一溫度時，反應重新達到平衡，相應的點分別為____(填字母)。
AE
當v正＝v逆時為平衡狀態，升高溫度正、逆反應速率均增大，對應兩點的縱坐標在1.6上面，升高溫度，平衡向正反應方向移動，x(HI)減小(A點符合)，x(H2)增大(E點符合)。
類型二　根據圖像判斷催化效率或反應的選擇性
例3　采用一種新型的催化劑(主要成分是Cu-Mn
的合金)，利用CO和H2制備二甲醚(DME)。
主反應：2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)
副反應：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)、CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
測得反應體系中各物質的產率或轉化率與催化劑的關系如圖所示。則催
化劑中 約為____時最有利于二甲醚的合成。
2.0
例4　丙烷催化直接脫氫反應：
主反應：C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g)　
ΔH1＝＋124.3 kJ·mol－1 (ⅰ)
副反應：C3H8(g) C2H4(g)＋ CH4(g)　
ΔH2(ⅱ)
(1)反應ⅰ的平衡常數、產物丙烯選擇性、副產物乙烯選擇性與溫度的關系如圖所示，分析工業生產中采用的溫度為650 ℃左右的原因是_______
_______________________________。
擇性高，反應速率快，平衡常數大
丙烯選
(2)溫度為 670 ℃時，若在 1 L 的容器中投入8 mol C3H8，充分反應后，平衡混合氣體中有 2 mol CH4和一定量C3H8、C3H6、H2、C2H4，計算該條件下C3H6的選擇性為_________%(C3H6的選擇性
＝ ×100%)。
50
平衡混合氣體中有 2 mol CH4，則根據反應ⅱ可知平衡時該反應消耗的n1(C3H8)＝2 mol；設平衡時C3H6的物質的量為x mol，根據反應ⅰ可知平衡時n(H2)＝x mol，反應ⅰ消耗的n2(C3H8)
＝x mol，則平衡時容器中n(C3H8)＝(8－2－x)mol＝(6－x)mol，
歸納總結
分析復雜圖像要做到四看
一看橫縱坐標、二看是否平衡態、三看曲線走勢關鍵點、四看方程式的特點(系數、熱效應)。
1.在恒壓、NO和O2的起始濃度一定的條件下，催化反應相同時間，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)。下列說法正確的是
A.反應2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的ΔH>0
B.圖中X點所示條件下，延長反應時間不能提高NO
的轉化率
C.圖中Y點所示條件下，增加O2的濃度不能提高NO的轉化率
D.380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，NO的平衡轉化率為50%，則平
衡常數K>2 000 mol－1·L
√
由虛線可知，隨溫度升高，NO的平衡轉化率逐
漸降低，說明平衡逆向移動，則NO與O2反應生
成NO2的反應為放熱反應，ΔH<0，A項錯誤；
由圖像知，相同條件下NO的平衡轉化率高于X
點對應的值，X點未達到平衡，延長時間反應繼續向右進行，NO的轉化率增大，B項錯誤；
Y點為平衡點，增大O2的濃度，平衡正向移動，可以提高NO的轉化率，C項錯誤；
設NO的起始濃度為a mol·L－1，NO的轉化率為50%，則平衡時NO、O2和NO2的濃度分別為0.5a mol·L－1、(5.0×10－4－0.25a) mol·L－1、0.5a mol·L－1，
2.已知：無CO時反應2NO(g) N2(g)＋O2(g)，有CO時反應2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)。某研究小組以
AgZSM為催化劑，在容積為1 L的容器中，
相同時間下測得0.1 mol NO轉化為N2的轉化
率隨溫度變化如圖所示。下列說法不正確
的是
A.反應2NO(g) N2(g)＋O2(g)的ΔH<0
B.X點可以通過更換高效催化劑提高NO
的反應速率
C.Y點再通入CO、N2各0.01 mol，此時
v正(CO)√
由圖可知，升高溫度NO的轉化率減小，則升高溫度平衡逆向移動，2NO(g) N2(g)＋O2(g)的ΔH<0，A正確；
催化劑具有選擇性，X點可以通過更換高效催化劑提高NO的反應速率，B正確；
2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)
起始/(mol·L－1)　　0.1　　　0.1　　　 0　　　　0
轉化/(mol·L－1)　　0.08　　0.08　　　 0.08　　　0.04
平衡/(mol·L－1)　　0.02　　0.02　　　 0.08　　　0.04
L≈888.9 mol－1·Lv正(CO)>v逆(CO)，C錯誤；
2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)中增大CO的量，可促進NO的轉化，而CO的轉化率下降，D正確。
3.將燃煤廢氣中的CO2轉化為二甲醚的反應
原理為2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)
＋3H2O(g)。已知在壓強為a MPa下，該反應
在不同溫度、不同投料比時，CO2的轉化率
如圖：
此反應_________(填“放熱”或“吸熱”)；若溫度不變，提高投料比
[ ]，則K將______(填“增大”“減小”或“不變”)。
放熱
不變
當投料比一定時，溫度越高，CO2的轉化率越低，所以升溫，平衡左移，正反應為放熱反應。平衡常數只與溫度有關，不隨投料比的變化而變化。
返回
課時對點練
1.在一定溫度下，發生反應：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＜0。改變起始時n(SO2)對反應的影響如圖所示。下列說法正確的是
A.SO2的起始量越大，混合氣體中SO3的體
積分數越大
B.a、b、c三點中，a點時SO2的轉化率最高
C.a、b、c三點的平衡常數：Kb＞Kc＞Ka
D.b、c點均為化學平衡點，a點未達到平衡且反應正向進行
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
由題圖可知，O2的量一定，SO2的量越少，其轉化率越高，故a點時SO2的轉化率最高，B正確。
1
2
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11
2.反應aM(g)＋bN(g) cP(g)＋dQ(g)達到平衡時，M的體積分數φ(M)與反應條件的關系如圖所示。其中z表示反應開始時N的物質的量與M的物質的量之比。下列說法正確的是
A.同溫同壓同z時，加入催化劑，
平衡時Q的體積分數增大
B.同壓同z時，升高溫度，平衡
時Q的體積分數增大
C.同溫同z時，增大壓強，平衡時Q的體積分數增大
D.同溫同壓時，增大z，平衡時Q的體積分數增大
√
催化劑同等程度地影響正、逆反
應速率，對平衡移動無影響，故
同溫同壓同z時，加入催化劑，平
衡時Q的體積分數不變，A項錯誤；
同壓同z時，溫度升高，M的體積
分數減小，說明正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應方向移動，則平衡時Q的體積分數增大，B項正確；
1
2
3
4
5
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11
同溫同z時，增大壓強，M的體積
分數增大，說明平衡向逆反應方
向移動，a＋b分數減小，C項錯誤；
由圖像可知，z值越大，M的體積
分數越小，越有利于M的轉化率的提高，但Q的體積分數不一定增大，若加入N的物質的量較多，雖然有利于平衡右移，但Q的體積分數依然減小，D項錯誤。
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3.某化學科研小組研究在其他條件不變時，改變某一條件對反應A2(g)＋3B2(g) 2AB3(g)化學平衡狀態的影響，得到如圖所示的變化規律(圖中T表示溫度，n表示物質的量)，根據圖像得出的下列結論不正確的是
A.反應速率：c>b>a
B.達到平衡時A2的轉化率：b>a>c
C.若T2>T1，則正反應一定是吸熱反應
D.達到平衡時，AB3的物質的量：c>b>a
√
根據圖像可知，a、b、c點B2的起始物質的量依次增
大，即反應物的濃度依次增大，反應速率依次增大，
故A正確；
根據圖像可知，a、b、c點B2的起始物質的量依次增
大，對于可逆反應來說，增大一種反應物的物質的量濃度，有利于平衡向正反應方向移動，則另一種反應物的轉化率增大，達到平衡時A2的轉化率大小順序為c>b>a，反應產物的物質的量增多，所以達到平衡時，AB3的物質的量大小順序為c>b>a，故B錯誤、D正確；
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11
若T2>T1，由圖像可知，溫度升高，反應產物的物質的量增大，說明升高溫度平衡向正反應方向移動，則正反應為吸熱反應，故C正確。
1
2
3
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4.將一定量純凈的氨基甲酸銨固體置于密閉容器中，發生反應：NH2COONH4(s)
2NH3(g)＋CO2(g)。該反應的平衡常數的負對數值(－lg K)隨溫度(T)的變化如圖所示，下列說法不正確的是
A.該反應的ΔH>0
B.A點對應狀態的平衡常數K(A)＝10－2.294 mol3·L－3
C.NH3的體積分數不變時，該反應一定達到平衡狀態
D.30 ℃時，B點對應狀態的v正＜v逆
√
1
2
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5
6
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10
11
－lg K越大，化學平衡常數K越小，由題圖可知，
隨著溫度的升高，化學平衡常數K增大，則升高
溫度平衡正向移動，正反應為吸熱反應，ΔH＞0，
故A正確；
A點對應的－lg K＝2.294，則平衡常數K(A)＝10－2.294 mol3·L－3，故B正確；
反應體系中氣體只有NH3和CO2，反應得到NH3和CO2的物質的量之比為2∶1，所以NH3的體積分數始終不變，故C錯誤；
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30 ℃時，B點濃度商Q大于平衡常數K，反應向逆反應方向進行，則B點對應狀態的v正＜v逆，故D正確。
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5.在一個絕熱的恒容密閉容器中通入CO(g)和H2O(g)，一定條件下使反應CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)達到平衡狀態，正反應速率隨時間變化的示意圖如圖所示。由圖可得出的結論正確的有
①反應物濃度：A點小于C點
②反應物的總能量高于反應產物的總能量
③反應過程中壓強始終不變
④Δt1＝Δt2時，H2的產率：AB段小于BC段
⑤C點時反應進行的程度最大
A.1項 B.2項 C.3項 D.4項
√
A點到C點正反應速率增大，反應物濃度隨時間不斷
減小，所以反應物濃度：A點大于C點，故①錯誤；
A點到C點正反應速率增大，之后正反應速率減小，
說明反應剛開始時溫度升高對正反應速率的影響大
于濃度減小對正反應速率的影響，說明該反應為放熱反應，反應物的總能量高于反應產物的總能量，故②正確；
該反應為反應前后氣體體積不變的反應，該容器為絕熱恒容密閉容器，溫度升高，壓強增大，故③錯誤；
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隨著反應的進行，正反應速率增大，氫氣的產率逐
漸增大，Δt1＝Δt2時，H2的產率：AB段小于BC段，
故④正確；
化學平衡狀態的標志是各物質的濃度不再改變，其
實質是正反應速率等于逆反應速率，C點對應的正反應速率顯然還在改變，故一定未達平衡，故⑤錯誤。
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6.(2023·青島高二期中)合成氨技術一直是科學家研究的重要課題。將0.1 mol N2和0.3 mol H2充入密閉容器中反應，平衡后混合物中NH3的物質的量分數[φ(NH3)]隨溫度、壓強的變化如圖所示。下列說法正確的是
A.壓強大小關系為p1＜p2＜p3
B.達平衡時a點氮氣的分壓p平(N2)＝0.1p2
C.a點的平衡常數K＝ mol－2·L2
D.a、b、c三點平衡常數大小關系為Ka＜Kb＜Kc
√
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)為氣體分子數減小的反應，其他條件相同時，增大壓強平衡正向移動，φ(NH3)增大，故壓強大小關系為p1＞p2＞p3，A錯誤；
達平衡時a點NH3的物質的量分數為0.6，設此時N2轉化了a mol，根據三段式法有：
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
起始/mol　　　　0.1　　　0.3　　　 0
轉化/mol　　　　a　　　　3a　　　 2a
平衡/mol　　　　0.1－a　0.3－3a　　2a
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容器體積未知，且該反應為反應前后氣體分子數
不等的反應，根據所給條件無法計算K，C錯誤；
由題圖可知，同一壓強下，升高溫度φ(NH3)減小，
平衡逆向移動，平衡常數減小，溫度：a點＜b點＜c點，故Ka＞Kb＞Kc，D錯誤。
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7.一定量的CO2與足量的碳在容積可變的恒壓密閉容器中發生反應：C(s)＋CO2(g) 2CO(g)。平衡時，
體系中氣體體積分數與溫度的
關系如圖所示：
已知：氣體分壓(p分)＝氣體總壓
(p總)×體積分數。下列說法正確
的是
A.925 ℃時，用平衡分壓代替平
衡濃度表示的化學平衡常數Kp
＝24.0p總
B.550 ℃時，若充入惰性氣體，
v正、v逆均減小，平衡逆向
移動
C.T ℃時，若充入等體積的CO2和CO，平衡向逆反應方向移動
D.650 ℃時，反應達到平衡后CO2的轉化率為25.0%
√
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由題圖可知925 ℃時，平衡
時，CO的體積分數為96%，
則CO2的體積分數為4%，所
以p平(CO)＝0.96p總，p平(CO2)
＝0.04p總，所以Kp＝
＝23.04p總，故A錯誤；
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在容積可變的恒壓密閉容器中
發生反應，550 ℃時若充入惰
性氣體，相當于減小壓強，則
v正、v逆均減小，該反應正反應
是氣體分子數增大的反應，則
平衡正向移動，故B錯誤；
由圖可知，T ℃時，反應達到平衡后CO和CO2的體積分數都為50%，所以充入等體積的CO2和CO后依然是平衡狀態，平衡不移動，故C錯誤；
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由圖可知，650 ℃時，反應
達到平衡后CO的體積分數為
40.0%，設開始加入的二氧化
碳的物質的量為1 mol，轉化
了x mol，則剩余(1－x) mol
CO2，生成2x mol CO，所以有 ×100%＝40.0%，解得x＝0.25，所以CO2的轉化率為25.0%，故D正確。
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8.一定條件下合成乙烯：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，下列說法正確的是
A.生成乙烯的速率：v(M)一定小于v(N)
B.化學平衡常數：KN>KM
C.當溫度高于250 ℃時，升高溫度，平
衡向逆反應方向移動，從而使催化劑的催化效率降低
D.若投料比n(H2)∶n(CO2)＝3∶1，則圖中M點時，乙烯的體積分數約為7.7%
√
M點的溫度低于N點的溫度，但M點催化劑
的催化效率高于N點，所以生成乙烯的速率：
v(M)不一定小于v(N)，A錯誤；
由題圖可知，升高溫度，CO2的平衡轉化率
降低，說明升溫平衡逆向移動，正反應為放
熱反應，溫度升高，化學平衡常數減小，N點溫度高于M點溫度，則化學平衡常數：KN催化劑的催化效率與平衡移動方向無關，C錯誤；
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題圖中M點時，CO2的平衡轉化率是50%，
若投料比n(H2)∶n(CO2)＝3∶1，設起始
CO2的物質的量為a mol，列三段式：
6H2(g)＋2CO2(g) CH2==CH2(g)＋4H2O(g)
起始/mol　　 3a　　　a　　　　　　0　　　　　　 0
轉化/mol　　 1.5a　　0.5a　　　　　0.25a　　　　 a
平衡/mol　　 1.5a　　0.5a　　　　　0.25a　　　　 a
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9.在一個體積為2 L的密閉容器中，高溫下發生反應：
Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g)。其中CO2、CO的
物質的量(mol)隨時間(min)的變化關系如圖所示：
(1)反應在1 min時第一次達到平衡狀態，固體的質量
增加了3.2 g。用CO2的濃度變化表示的反應速率v(CO2)
＝_________________。
(2)反應進行至2 min時，若只改變溫度，曲線發生的變化如圖所示，3 min時再次達到平衡，則ΔH___(填“>”“<”或“＝”)0。
0.1 mol·L－1·min－1
>
(3)5 min時再充入一定量的CO(g)，平衡發生移動。
下列說法正確的是___(填字母)。
a.v正先增大后減小 b.v正先減小后增大
c.v逆先增大后減小 d.v逆先減小后增大
表示n(CO2)變化的曲線是___(填寫圖中曲線的字母
編號)。
(4)請用固態物質的有關物理量來說明該反應已經達到化學平衡狀態：_________________________________________________________。
c
b
Fe(或FeO)的質量(或物質的量)保持不變(或固體總質量保持不變)
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10.(2024·河南1月適應性測試)二氧化碳-甲烷重整反應制備合成氣(H2＋CO)是一種生產高附加值化學品的低碳過程。該過程存在如下化學反應：
①CH4(g)＋CO2(g) 2H2(g)＋2CO(g)　ΔH1
②CO2(g)＋2H2(g) C(s)＋2H2O(g)　ΔH2＝－90.2 kJ·mol－1
③CH4(g) C(s)＋2H2(g)　ΔH3＝＋74.9 kJ·mol－1
④CO(g)＋H2(g) H2O(g)＋C(s)　ΔH4＝－131.3 kJ·mol－1
(1)ΔH1＝ ______________，反應①____正向自發進行(填字母)。
A.低溫下能 B.高溫下能 C.任何溫度下都能 D.任何溫度下都不能
＋247.3 kJ·mol－1
B
(2)反應體系總壓強分別為5.00 MPa、1.00 MPa和0.50 MPa時，CH4平衡轉化率隨反應溫度變化如圖1所示，則代表反應體系總壓強為5.00 MPa的曲線是____(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)，判斷依據是_________________________________
_______________。
圖1
Ⅲ
恒溫減壓時平衡①、③右移，甲烷平衡轉化率增大
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(3)當反應體系總壓強為0.1 MPa時，平衡時部分
組分的物質的量隨反應溫度變化如圖2所示。隨
反應溫度的升高，CO2的物質的量先增加后減少，
主要原因是_______________________________
_________________________________________
___________________________________。
圖2
低于500 ℃，溫度對反應②影響更大，所以n(CO2)增大，高于500 ℃時，溫度對反應①、③影響更大，所以n(CO2)減小
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11.氮的氧化物是造成大氣污染的主要物質，研究氮氧化物間的相互轉化及脫除有重要意義。
Ⅰ.氮氧化物間的相互轉化
(1)已知2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)的反應歷程分兩步：
第一步：2NO(g) N2O2(g)(快速平衡)
第二步：N2O2(g)＋O2(g) 2NO2(g)(慢反應)
①用O2表示的速率方程為v(O2)＝k1c2(NO)·c(O2)；用NO2表示的速率方程
為v(NO2)＝k2c2(NO)·c(O2)，k1與k2均表示速率常數，則 ＝___。
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②下列關于反應2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)的說法正確的是___(填字母)。
A.壓強增大，反應速率常數一定增大
B.第一步反應的活化能小于第二步反應的活化能
C.反應的總活化能等于第一步和第二步反應的活化能之和
B
反應速率常數與壓強無關，A錯誤；
第一步反應是快反應，第二步反應為慢反應，所以第一步反應的活化能小于第二步反應的活化能，B正確。
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(2)2NO2(g) N2O4(g)　ΔH<0，用分壓表示的平衡常
數Kp與 (T為溫度)的關系如圖1。
①能正確表示lg Kp與 關系的曲線是__(填“a”或“b”)。
a
根據反應2NO2(g) N2O4(g)　ΔH<0可知，該反應的正反應為放熱反
應，升高溫度， 減小，平衡逆向移動，Kp減小，所以表示lg Kp與 關
系的曲線是a。
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②298 K時，在體積固定的密閉容器中充入一定量的NO2，平衡時NO2的分壓為100 kPa。已知Kp＝2.7×10－3 kPa－1(用平衡分壓代替平衡濃度計算)，則NO2的轉化率為______(結果保留整數)。
35%
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假設起始NO2的物質的量為1 mol，轉化率為x，列出三段式：
2NO2(g) N2O4(g)
n(起始)/mol　　　　　1　　　　　0
n(轉化)/mol　　　　　x　　　　　0.5x
n(平衡)/mol　　　　　1－x　　　 0.5x
同溫同體積下，氣體的壓強之比等于其物質的量之比，則p(NO2)∶
p(N2O4)＝(1－x)∶0.5x＝100∶p(N2O4)，
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＝2.7×10－3 kPa－1，解得x≈0.35，所以NO2的平衡轉化率為35%。
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Ⅱ.煙氣中氮氧化物的脫除
(3)以NH3為還原劑在脫硝裝置中消除煙氣中的氮氧化物。
主反應：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)===4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH1
副反應：4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH2＝－1 267.1 kJ·mol－1；
4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH3＝－907.3 kJ·mol－1
①ΔH1＝__________________。
－1 626.9 kJ·mol－1
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從上到下給反應分別編號為ⅰ、ⅱ、ⅲ，根據蓋斯定律，將反應ⅱ×2－ⅲ可得4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)===4N2(g)＋6H2O(g)，則ΔH1＝2ΔH2－ΔH3＝2×(－1 267.1 kJ·mol－1)－(－907.3 kJ·mol－1)＝－1 626.9 kJ·
mol－1。
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②將煙氣按一定的流速通過脫硝裝置，測得出口的NO的濃度與溫度的關系如圖2，試分析脫硝的適宜溫度是__(填字母)。
a.<850 ℃
b.900～1 000 ℃
c.>1 050 ℃
溫度超過1 000 ℃，NO濃度升高的原因是_____
_________________________________________________________________________________________________________________________。
b
溫度
過高，NH3容易與氧氣發生反應產生NO，使NO濃度升高(或反應溫度過高，副反應發生程度變大，產生更多的NO，其他答案合理也可)
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根據圖2可知，在溫度為900～1 000 ℃時，出口的氮氧化物的殘留濃度小，故選b。
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11作業25　化學反應速率與化學平衡綜合圖像
(分值：100分)
(選擇題1～8題，每小題8分，共64分)
1.在一定溫度下，發生反應：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＜0。改變起始時n(SO2)對反應的影響如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．SO2的起始量越大，混合氣體中SO3的體積分數越大
B．a、b、c三點中，a點時SO2的轉化率最高
C．a、b、c三點的平衡常數：Kb＞Kc＞Ka
D．b、c點均為化學平衡點，a點未達到平衡且反應正向進行
2．反應aM(g)＋bN(g) cP(g)＋dQ(g)達到平衡時，M的體積分數φ(M)與反應條件的關系如圖所示。其中z表示反應開始時N的物質的量與M的物質的量之比。下列說法正確的是(　　)
A．同溫同壓同z時，加入催化劑，平衡時Q的體積分數增大
B．同壓同z時，升高溫度，平衡時Q的體積分數增大
C．同溫同z時，增大壓強，平衡時Q的體積分數增大
D．同溫同壓時，增大z，平衡時Q的體積分數增大
3．某化學科研小組研究在其他條件不變時，改變某一條件對反應A2(g)＋3B2(g) 2AB3(g)化學平衡狀態的影響，得到如圖所示的變化規律(圖中T表示溫度，n表示物質的量)，根據圖像得出的下列結論不正確的是(　　)
A．反應速率：c>b>a
B．達到平衡時A2的轉化率：b>a>c
C．若T2>T1，則正反應一定是吸熱反應
D．達到平衡時，AB3的物質的量：c>b>a
4.將一定量純凈的氨基甲酸銨固體置于密閉容器中，發生反應：NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)。該反應的平衡常數的負對數值(－lg K)隨溫度(T)的變化如圖所示，下列說法不正確的是(　　)
A．該反應的ΔH>0
B．A點對應狀態的平衡常數K(A)＝10－2.294 mol3·L－3
C．NH3的體積分數不變時，該反應一定達到平衡狀態
D．30 ℃時，B點對應狀態的v正＜v逆
5.在一個絕熱的恒容密閉容器中通入CO(g)和H2O(g)，一定條件下使反應CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)達到平衡狀態，正反應速率隨時間變化的示意圖如圖所示。由圖可得出的結論正確的有(　　)
①反應物濃度：A點小于C點
②反應物的總能量高于反應產物的總能量
③反應過程中壓強始終不變
④Δt1＝Δt2時，H2的產率：AB段小于BC段
⑤C點時反應進行的程度最大
A．1項 B．2項 C．3項 D．4項
6.(2023·青島高二期中)合成氨技術一直是科學家研究的重要課題。將0.1 mol N2和0.3 mol H2充入密閉容器中反應，平衡后混合物中NH3的物質的量分數[φ(NH3)]隨溫度、壓強的變化如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．壓強大小關系為p1＜p2＜p3
B．達平衡時a點氮氣的分壓p平(N2)＝0.1p2
C．a點的平衡常數K＝ mol－2·L2
D．a、b、c三點平衡常數大小關系為Ka＜Kb＜Kc
7．一定量的CO2與足量的碳在容積可變的恒壓密閉容器中發生反應：C(s)＋CO2(g) 2CO(g)。平衡時，體系中氣體體積分數與溫度的關系如圖所示：
已知：氣體分壓(p分)＝氣體總壓(p總)×體積分數。下列說法正確的是(　　)
A．925 ℃時，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數Kp＝24.0p總
B．550 ℃時，若充入惰性氣體，v正、v逆均減小，平衡逆向移動
C．T ℃時，若充入等體積的CO2和CO，平衡向逆反應方向移動
D．650 ℃時，反應達到平衡后CO2的轉化率為25.0%
8.一定條件下合成乙烯：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，下列說法正確的是(　　)
A．生成乙烯的速率：v(M)一定小于v(N)
B．化學平衡常數：KN>KM
C．當溫度高于250 ℃時，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，從而使催化劑的催化效率降低
D．若投料比n(H2)∶n(CO2)＝3∶1，則圖中M點時，乙烯的體積分數約為7.7%
9．(10分)在一個體積為2 L的密閉容器中，高溫下發生反應：Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g)。其中CO2、CO的物質的量(mol)隨時間(min)的變化關系如圖所示：
(1)反應在1 min時第一次達到平衡狀態，固體的質量增加了3.2 g。用CO2的濃度變化表示的反應速率 v(CO2)＝_____________________________________________________________。
(2)反應進行至2 min時，若只改變溫度，曲線發生的變化如圖所示，3 min時再次達到平衡，則ΔH____(填“>”“<”或“＝”)0。
(3)5 min時再充入一定量的CO(g)，平衡發生移動。下列說法正確的是________(填字母)。
a．v正先增大后減小 b．v正先減小后增大
c．v逆先增大后減小 d．v逆先減小后增大
表示n(CO2)變化的曲線是________(填寫圖中曲線的字母編號)。
(4)請用固態物質的有關物理量來說明該反應已經達到化學平衡狀態：____________________
_______________________________________________________________________________。
10．(10分)(2024·河南1月適應性測試)二氧化碳-甲烷重整反應制備合成氣(H2＋CO)是一種生產高附加值化學品的低碳過程。該過程存在如下化學反應：
①CH4(g)＋CO2(g) 2H2(g)＋2CO(g) 　ΔH1
②CO2(g)＋2H2(g) C(s)＋2H2O(g) 　ΔH2＝－90.2 kJ·mol－1
③CH4(g) C(s)＋2H2(g)　ΔH3＝＋74.9 kJ·mol－1
④CO(g)＋H2(g) H2O(g)＋C(s) 　ΔH4＝－131.3 kJ·mol－1
(1)ΔH1＝ ______________，反應①______正向自發進行(填字母)。
A．低溫下能 B．高溫下能
C．任何溫度下都能 D．任何溫度下都不能
(2)反應體系總壓強分別為5.00 MPa、1.00 MPa和0.50 MPa時，CH4平衡轉化率隨反應溫度變化如圖1所示，則代表反應體系總壓強為5.00 MPa的曲線是______(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)，判斷依據是______________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
　
圖1　　　　　　　　圖2
(3)當反應體系總壓強為0.1 MPa時，平衡時部分組分的物質的量隨反應溫度變化如圖2所示。隨反應溫度的升高，CO2的物質的量先增加后減少，主要原因是________________________
_______________________________________________________________________________。
11．(16分)氮的氧化物是造成大氣污染的主要物質，研究氮氧化物間的相互轉化及脫除有重要意義。
Ⅰ.氮氧化物間的相互轉化
(1)已知2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)的反應歷程分兩步：
第一步：2NO(g) N2O2(g)(快速平衡)
第二步：N2O2(g)＋O2(g) 2NO2(g)(慢反應)
①用O2表示的速率方程為v(O2)＝k1c2(NO)·c(O2)；用NO2表示的速率方程為v(NO2)＝k2c2(NO)·c(O2)，k1與k2均表示速率常數，則＝________。
②下列關于反應2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)的說法正確的是________(填字母)。
A．壓強增大，反應速率常數一定增大
B．第一步反應的活化能小于第二步反應的活化能
C．反應的總活化能等于第一步和第二步反應的活化能之和
(2)2NO2(g) N2O4(g)　ΔH<0，用分壓表示的平衡常數Kp與(T為溫度)的關系如圖1。
①能正確表示lg Kp與關系的曲線是________(填“a”或“b”)。
②(4分)298 K時，在體積固定的密閉容器中充入一定量的NO2，平衡時NO2的分壓為100 kPa。已知Kp＝2.7×10－3 kPa－1(用平衡分壓代替平衡濃度計算)，則NO2的轉化率為______(結果保留整數)。
Ⅱ.煙氣中氮氧化物的脫除
(3)以NH3為還原劑在脫硝裝置中消除煙氣中的氮氧化物。
主反應：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)===4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH1
副反應：4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g) 　ΔH2＝－1 267.1 kJ·mol－1；
4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g) 　ΔH3＝－907.3 kJ·mol－1
①ΔH1＝________。
②將煙氣按一定的流速通過脫硝裝置，測得出口的NO的濃度與溫度的關系如圖2，試分析脫硝的適宜溫度是________(填字母)。
a．<850 ℃　　b．900～1 000 ℃　　c．>1 050 ℃
溫度超過1 000 ℃，NO濃度升高的原因是____________________________________________
_______________________________________________________________________________。
作業25　化學反應速率與化學平衡綜合圖像
1．B　2.B　3.B　4.C　5.B　6.B　7.D　8.D
9．(1)0.1 mol·L－1·min－1　(2)>　(3)c　b
(4)Fe(或FeO)的質量(或物質的量)保持不變(或固體總質量保持不變)
10．(1)＋247.3 kJ·mol－1　B　(2)Ⅲ　恒溫減壓時平衡①、③右移，甲烷平衡轉化率增大　(3)低于500 ℃，溫度對反應②影響更大，所以n(CO2)增大，高于500 ℃時，溫度對反應①、③影響更大，所以n(CO2)減小
11．(1)①　②B　(2)①a　②35%
(3)①－1 626.9 kJ·mol－1　②b　溫度過高，NH3容易與氧氣發生反應產生NO，使NO濃度升高(或反應溫度過高，副反應發生程度變大，產生更多的NO，其他答案合理也可)
解析　(1)①由于v(O2)＝k1c2(NO)·c(O2)，v(NO2)＝k2c2(NO)·c(O2)，k1與k2均表示速率常數，則＝，根據反應2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)可知，＝，所以＝。②反應速率常數與壓強無關，A錯誤；第一步反應是快反應，第二步反應為慢反應，所以第一步反應的活化能小于第二步反應的活化能，B正確。
(2)①根據反應2NO2(g) N2O4(g)　ΔH<0可知，該反應的正反應為放熱反應，升高溫度，減小，平衡逆向移動，Kp減小，所以表示lg Kp與關系的曲線是a。②假設起始NO2的物質的量為1 mol，轉化率為x，列出三段式：
2NO2(g) N2O4(g)　　　
n(起始)/mol　1　　　　　0
n(轉化)/mol　x　　　　　0.5x
n(平衡)/mol　1－x　　　　0.5x
同溫同體積下，氣體的壓強之比等于其物質的量之比，則p(NO2)∶p(N2O4)＝(1－x)∶0.5x＝100∶p(N2O4)，則p(N2O4)＝ kPa，因此，Kp＝ kPa－1＝2.7×10－3 kPa－1，解得x≈0.35，所以NO2的平衡轉化率為35%。
(3)①從上到下給反應分別編號為ⅰ、ⅱ、ⅲ，根據蓋斯定律，將反應ⅱ×2－ⅲ可得4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)===4N2(g)＋6H2O(g)，則ΔH1＝2ΔH2－ΔH3＝2×(－1 267.1 kJ·mol－1)－(－907.3 kJ·mol－1)＝－1 626.9 kJ·mol－1。②根據圖2可知，在溫度為900～1 000 ℃時，出口的氮氧化物的殘留濃度小，故選b。

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