第44講化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像

【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1.了解化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡圖像的常見類型。2.通過解答不同類

型圖像問題，初步建立解答化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡相關(guān)圖像問題的思維模型。

類型一瞬時(shí)速率一時(shí)間圖像

必備知識廠整合、

1.“漸變”類速率一時(shí)間圖像

圖像分析結(jié)論

。時(shí)。'正突然增大，。'逆逐漸增大；。'正＞0'力時(shí)其他條件不變，增大反應(yīng)物

心浮

01逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的濃度

Ut\時(shí)。'正突然減小,。'逆逐漸減小;0%＞一力時(shí)其他條件不變，減小反應(yīng)物

正，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)的濃度

0H<

力時(shí)0'a突然增大,"正逐漸增大;必h時(shí)其他條件不變，增大生成物

正，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)的濃度

kJt\時(shí)。'逆突然減小，沙正逐漸減小；v'j.＞v'力時(shí)其他條件不變，減小生成物

逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的濃度

on?

2.“斷點(diǎn)”類速率一時(shí)間圖像

屏

圖像

U_____：_____0l。

01t|h

0<1ti

t\時(shí)，/'皿日升高降低升高降低

刻所度正反應(yīng)為放熱反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

改變增大減小增大減小

壓

的條

強(qiáng)正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)

件

3.特殊“斷點(diǎn)”速率一時(shí)間圖像

。時(shí)刻改變的條件是使用催化劑或加壓（僅適用于反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng)）。

4.反應(yīng)進(jìn)程類速率一時(shí)間圖像

Zn與足量鹽酸的反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化出現(xiàn)如圖所示情況。

原因：(1)AB段反應(yīng)放熱，溶液溫度逐漸升高，。增大；(2)BC段溶液中c(H')逐漸減

小，。減小。

關(guān)鍵能力

在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)NXg)+3H2(g)=

學(xué)生用書1第242頁

2NH3(g)A//<0,達(dá)到平衡后，只改變某一個(gè)條件時(shí)，反應(yīng)速率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如

圖所示?；卮鹣铝袉栴}：

⑴處于平衡狀態(tài)的時(shí)間段是(填字母，下同)。

A./()?AB.九?殳C.及~13

D.辦?啟E.白?右F.玄?，6

(2)判斷小13、〃時(shí)刻分別改變的一個(gè)條件。

A.增大壓強(qiáng)B.減小壓強(qiáng)C.升高溫度D.降低溫度E.加催化劑F.充入氮?dú)?/p>

。時(shí)刻;%時(shí)刻;白時(shí)刻o

(3)依據(jù)(2)中的結(jié)論，下列時(shí)間段中，氨的百分含量最高的是o

A.fo?九B"2?，3

C.13~，4D.4?打

（4）如果在，6時(shí)刻，從反應(yīng)體系中分離出部分氨，時(shí)刻反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，請?jiān)趫D中

畫出反應(yīng)速率的變化曲線。

解析：（1）根據(jù)題圖可知，Zo?，1、力~辦、辦~，4、，5?4時(shí)間段內(nèi)，0正、。逆相等，反應(yīng)

處于平衡狀態(tài)。（2必時(shí)，。正、。逆同時(shí)增大，且。逆增大得更多，平衡向逆反應(yīng)方向移

動(dòng)，所以力時(shí)改變的條件是升溫。門時(shí)，0正、。逆同時(shí)增大且增大程度相同，平衡不移

動(dòng)，所以以時(shí)改變的條件是加催化劑。以時(shí)，。正、。逆同時(shí)減小，但平衡向逆反應(yīng)方向

移動(dòng)，所以久時(shí)改變的條件是減小壓強(qiáng)。（3）根據(jù)題圖可知，九?亥、14?，5時(shí)間段內(nèi)平

衡均向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NH3的含量均比時(shí)間段的低，所以/0~4時(shí)間段內(nèi)NH3

的百分含量最高。（4）/6時(shí)刻分離出部分NH3,o逆立刻減小，而o正逐漸減小，在加時(shí)

刻二者相等，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，據(jù)此可畫出反應(yīng)速率的變化曲線。

類型二反應(yīng)進(jìn)程折線圖

必備知識

此類圖像一般縱坐標(biāo)表示物質(zhì)的量、濃度、百分含量、轉(zhuǎn)化率，橫坐標(biāo)表示反應(yīng)

時(shí)間。解題的關(guān)鍵是找轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

⑴轉(zhuǎn)折點(diǎn)之前，用外因?qū)λ俾实挠绊懛治鰡栴}，用“先拐先平，數(shù)值大”的規(guī)律判斷

不同曲線表示溫度或壓強(qiáng)的大小。

⑵轉(zhuǎn)折點(diǎn)之后是平衡狀態(tài)或平衡移動(dòng)，解題時(shí)要抓住量的變化，找出平衡移動(dòng)的方

向，利用化學(xué)平衡移動(dòng)原理推理分析一。

⑶圖示：（C%指產(chǎn)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，B%指某反應(yīng)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

c/(mol,L"1)

0.50平衡I

0.45

0.40

30

0.625

620

6i46101'214161820122426//min

學(xué)生用書1第243頁

（1）0?10min容器內(nèi)壓強(qiáng)（填“變大”“不變”或“變小”）。

（2）推測第10min引起曲線變化的反應(yīng)條件可能是（填序號，下同）；第16min

引起曲線變化的反應(yīng)條件可能是o

①減壓②增大A的濃度③增大C的量④升溫

⑤降溫⑥加催化劑

⑶若平衡I的平衡常數(shù)為K,平衡H的平衡常數(shù)為冷，則K、（填

“=”或“<”）心。

答案：⑴變大⑵④⑥④（3）>

解析：（1）10min時(shí)A的濃度減少0.45mobL-,-0.25mol-L-1=0.20mol-L-1,C的濃度

增加0.40則A與C的濃度變化之比是1：2,故x：y=l：2；B是固體，則

該反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，而容器容積不變，因此。?10min容器內(nèi)壓強(qiáng)變

大。（2）根據(jù)圖像可知，10min時(shí)改變條件后，A、C的濃度瞬時(shí)不變且隨后反應(yīng)速率

加快，故改變的條件可能是升溫或加入催化劑；16min時(shí)改變條件后，A、C的濃度

瞬時(shí)不變，且隨后A的濃度逐漸增大，C的濃度逐漸減小，說明平衡逆向移動(dòng)，故改

變的條件可能是升溫。（3）升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，則K>K2。

類型三恒壓（或恒溫）線

必備知識

此類圖像的縱坐標(biāo)為某物質(zhì)的平衡濃度或轉(zhuǎn)化率，橫坐標(biāo)為溫度或壓強(qiáng)，解答此

類問題，要關(guān)注曲線的變化趨勢，有多個(gè)變量時(shí)，注意控制變量，即“定一議二”。

反應(yīng)：4A(g)+/?B(g)=cC(g)+c/D(g)bH

A的轉(zhuǎn)化率c的百分含量

300寬1.01x10?Pa

J/2oor//l.Olxl^Pa

圖像^/yi.OlxKFPa

00

結(jié)論a+b>c+d,AH>0a+b>c+d,A//>0

關(guān)鍵能力L提升、

1_1

1.在一恒容的密閉容器中充入0.1mobL'82、0.1mobLCH4,在一定條件下發(fā)生

反應(yīng)：CH4(g)+CO2(g)^2CO(g)+2H2(g),測得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)

系如圖，下列有關(guān)說法不正確的是()

CH,的平衡轉(zhuǎn)化率/%

100.00

90.00

80.00

70.00

60.00

1100

50.0()

500750100012501500175077P

A.上述反應(yīng)的AH<0

B.壓強(qiáng)：

C.壓強(qiáng)為P4、溫度為1100C時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)約為1.64

D.壓強(qiáng)為〃4時(shí)，在y點(diǎn)：n逆

答案：A

解析：由題圖可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度越高，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率越高，故正反應(yīng)為吸

熱反應(yīng)，AWX),A項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)為氣體分子總數(shù)增加的反應(yīng)，壓強(qiáng)越大，甲烷的

平衡轉(zhuǎn)化率越小，故壓強(qiáng)：P4>P3>P2>P1，B項(xiàng)正確；壓強(qiáng)為P4、溫度為1100℃

時(shí)，甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率為80.0()%,故平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度分別為c(CH4)=().()2mol-L-

1-11

1,C(C02)=0.02mol-L_,dCO)=0.16mobL,c(H2)=0.16mol-L-,平衡常數(shù)K=

C項(xiàng)正確；壓強(qiáng)為〃4時(shí)，y點(diǎn)CH4的轉(zhuǎn)化率小于平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率，反

應(yīng)要正向進(jìn)行，此時(shí)。正逆，D項(xiàng)正確。

2.(2023?新課標(biāo)卷節(jié)選)在不司壓強(qiáng)下，合成氨反應(yīng)以兩種不同組成進(jìn)料?，反應(yīng)達(dá)平衡

時(shí)氨的摩爾分?jǐn)?shù)與溫度的計(jì)算結(jié)果如圖1、2所示。其中一種進(jìn)料組成為孫2=。-75、

xN=0.25,另一種為孫7=0.675、xN=0.225>XAT=0.10O（物質(zhì)i的摩爾分?jǐn)?shù)：x.=

⑴圖中壓強(qiáng)由小到大的順序?yàn)?，判斷的依?jù)是

⑵進(jìn)料組成中含有惰性氣體Ar的圖是o

（3）圖1中，當(dāng)p2=20MPa、％NH3=0,2。時(shí)，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率a=。該溫度時(shí)，

反應(yīng)［N2（g）+|H2（g）=NH3（g）的平衡常數(shù)Kp=（MPa）Z

答案：（1加Vp2Vp3合成氨的反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，其平衡正

向移動(dòng)，溫度相同時(shí)，壓強(qiáng)越大，平衡時(shí)氨的摩爾分?jǐn)?shù)越大（2）圖2（3）33.33%

、432

解析：（1）合成氨的反應(yīng)中，原強(qiáng)越大越有利于氨的合成，因此，當(dāng)溫度相同時(shí)，外強(qiáng)

越大，平衡時(shí)氮的摩爾分?jǐn)?shù)越大。由題圖中信息可知，在相同溫度下，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)

氮的摩爾分?jǐn)?shù)pi〈p2Vp3，因此，題圖中壓強(qiáng)由小到大的順序?yàn)镻\<P2<P3O（2）對比

圖1和圖2中的信息可知，在相同溫度和相同壓強(qiáng)下，圖2中平衡時(shí)氮的摩爾分?jǐn)?shù)較

小。在恒壓下充入惰性氣體Ar,反應(yīng)混合物中各組分的濃度減小，各組分的分壓也減

小，化學(xué)平衡要向著氣體分子數(shù)增大的方向移動(dòng)，因此，充入惰性氣體Ar不利于合成

氮，進(jìn)料組成中含有惰性氣體Ar的圖是圖2。（3）圖1中，進(jìn)料組成為32=。,75、%電

=0.25兩者物質(zhì)的量之比為3：1。假設(shè)進(jìn)料中氫氣和氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量分別為3mol和

1moh達(dá)到平衡時(shí)氟氣的物質(zhì)的量變化量為x,則有：

N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）

始（mol）130

變（mol）x3x2x

平(mol)1-x3-3x2%

==

當(dāng)p2=2OMPa、％NH3=0-20時(shí)，^NH3-^0.20,解之得x=j則氨氣的轉(zhuǎn)化率a

4233

177

=433.33%,平衡時(shí)N2、比、NH3的物質(zhì)的量分別為±m(xù)ol、2moK-mol,其物質(zhì)的

333

量分?jǐn)?shù)分別為:、；、i,則該溫度下降=」力）3=3（MPa）—2,因此，該溫度時(shí)，反

555Pip2x（|p2）432

應(yīng)扣2（g）+52（g）=NH3（g）的平衡常數(shù)Kp=(MPa)-lo

學(xué)生用書1第244頁

類型四三類特殊圖像

必備知識

1.對于化學(xué)反應(yīng)機(jī)A（g）+〃B（g）FTp（C）+qD（g）,M點(diǎn)前，表示化學(xué)反應(yīng)從反應(yīng)物開

始，a正〉。逆；M點(diǎn)為剛達(dá)到平衡的點(diǎn)（如下圖）；M點(diǎn)后為平衡受溫度的影響情況，即

升高溫度，A的百分含量增加或C的百分含量減少，平衡逆向移動(dòng)，故正反應(yīng)的\H

<0o

2.對于化學(xué)反應(yīng)mA（g）+〃B（g）=pC（g）+qD（g）,L線上所有的點(diǎn)都是平衡點(diǎn)（如圖）。

L線的左上方（E點(diǎn)），A的百分含量大于此壓強(qiáng)時(shí)平衡體系的A的百分含量，所以，E

點(diǎn)。正逆；則L線的右下方（F點(diǎn)），。正V。逆。

3.曲線的意義是外界條件（如溫度、壓強(qiáng)等）對正、逆反應(yīng)速率影響的變化趨勢及變化

幅度。圖中交點(diǎn)A是平衡狀態(tài)，壓強(qiáng)增大，正反應(yīng)速率增大得快，平衡正向移動(dòng)。

關(guān)鍵能力廠提升、

1.(2024?濟(jì)南濟(jì)北中學(xué)檢測)在容積一定的密閉容器中，置入一定量的NO(g)和足量

C(s),發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g)=CO2(g)+N2(g),平衡狀態(tài)時(shí)NO(g)的物質(zhì)的量濃度與

溫度r的關(guān)系如圖所示。則下列說法正確的是()

A.該反應(yīng)的AW>0

B.若該反應(yīng)在不、一時(shí)的平衡常數(shù)分別為Ki、K2,則K<K2

C.在一時(shí)，若反應(yīng)體系處于狀態(tài)D,則此時(shí)一定有。正V。逆

D.在A時(shí)、若混合氣體的密度不再變化，則可以判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

答案：D

解析：由題給圖像可知，TI<T2,升高溫度cKNO)增大，平衡左移(吸熱方向)，所以

A//<0,且KI>K2,A、B錯(cuò)誤；及時(shí)由D—B點(diǎn)需降低c平(NO),即平衡向右移動(dòng)，

所以D點(diǎn)對應(yīng)體系中，。正〉。逆，C錯(cuò)誤；由于反應(yīng)物C為固體，故容積不變時(shí)，反應(yīng)

后氣體質(zhì)量增大，混合氣體的密度增大，當(dāng)密度不再變化時(shí)，可以判斷反應(yīng)達(dá)到平衡

狀態(tài)，D正確。

2.工業(yè)上，常采用氧化還原方法處理尾氣中的CO、NOo氧化法：瀝青混凝土可作為

反應(yīng)2co(g)+Ch(g)=2CO2(g)的催化劑。下圖表示在相同的恒容密閉容器、相同起始

濃度、相同反應(yīng)時(shí)間段下，使用同質(zhì)量的不同瀝青混凝土(a型、P型)催化時(shí)，CO的

轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系。

(1)在a、b、c、d四點(diǎn)中，未達(dá)到平衡狀態(tài)的是

⑵已知c點(diǎn)時(shí)容器中Ch濃度為0.04molL-，則5()°C時(shí)，在a型瀝青混凝土中CO轉(zhuǎn)

化反應(yīng)的平衡常數(shù)K=(用含x的代數(shù)式表示)。

⑶下列關(guān)于上圖的說法正確的是(填字母)。

A.CO轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)：K(a)<K(c)

B.在均未達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，同溫下［3型瀝青混凝土中CO轉(zhuǎn)化速率比a型要大

C.b點(diǎn)時(shí)CO與Ch分子之間發(fā)生有效碰撞的幾率在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中最高

D.e點(diǎn)轉(zhuǎn)化率出現(xiàn)突變的原因可能是溫度升高后催化劑失去活性

答案：(l)a(2)罟(3)BD

解析：(1)CO和。2的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，當(dāng)達(dá)到平衡后升高溫度，CO的轉(zhuǎn)化率降低,

所以，b、c、d點(diǎn)表示平衡狀態(tài)，a點(diǎn)對應(yīng)的狀態(tài)不是平衡狀態(tài)。(2)令CO起始濃度為

amol-L,,列三段式:

2co(g)+O2(g)=2CO2(g)

起始濃度(mol,L-i)a0

轉(zhuǎn)化濃度(molLi)axax

平衡濃度(molL-i)1—x)0.04ax

K=(3)CO和O2的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，達(dá)到平衡后，溫度升高，平衡

2

C(CO)C(O2)(1-XY

向左移動(dòng)，平衡常數(shù)K減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；觀察題給圖像知，0型催化劑作用下CO的轉(zhuǎn)

化速率大于a型催化劑，B項(xiàng)正確；有效碰撞幾率與反應(yīng)速率有關(guān)，溫度越高，反應(yīng)

速率越大，有效碰撞幾率越高，故在題給圖像中e點(diǎn)有效碰撞幾率最高，C項(xiàng)錯(cuò)誤；

催化劑需要一定活性溫度，轉(zhuǎn)化率出現(xiàn)突變，可能是因溫度高而使催化劑失去活性，

D項(xiàng)正確。

學(xué)生用書1第245頁

高考真題廠感悟、

1.(2024.黑吉遼卷)異山梨醇是一種由生物質(zhì)制備的高附加值化學(xué)品，15()℃時(shí)其制備

過程及相關(guān)物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化如圖所示，15h后異山梨醇濃度不再變化。下列說法

錯(cuò)誤的是()

（^螞1,4-失水山梨醉朝迎異山梨醉

山梨醇T反應(yīng)③

廢螞幺副產(chǎn)物

7

3

?—山梨醇

一1,4-失水

……山梨醉

送

—異山梨醇

……副產(chǎn)物

A.3h時(shí)，反應(yīng)②正、逆反應(yīng)速率相等

B.該溫度下的平衡常數(shù)：①〉②

C.0?3h平均速率（異山梨醇）=0.014mol-kg-1-h-1

D.反應(yīng)②加入催化劑不改變其平衡轉(zhuǎn)化率

答案:A

解析：3h時(shí)異山梨醇的濃度仍在增大，1,4-失水山梨醇的濃度仍在減小，說明此刻

反應(yīng)②未達(dá)到平衡狀態(tài)，即正、逆反應(yīng)速率不相等，A錯(cuò)誤；由題圖可知，3h時(shí)山梨

醇的濃度已為0,副產(chǎn)物的濃度不變，說明反應(yīng)①、③均是不可逆反應(yīng)，15h后異山

梨醇的濃度不再變化，1,4-失水山梨醇的濃度大于0,說明反應(yīng)②是可逆反應(yīng)，則該

溫度下的平衡常數(shù)：①〉②，B正確；（）?3h內(nèi)平均速率0（異山梨醇）="竺畔"=

0.014mol-kg-'.h"1,C正確；反應(yīng)②使用催化劑能加快反應(yīng)速率，縮短達(dá)到化學(xué)平衡

狀態(tài)的時(shí)間，但是催化劑對化學(xué)平衡移動(dòng)無影響，故加入催化劑不改變其平衡轉(zhuǎn)化

率，D正確。

2.（2024?江蘇卷）二氧化碳加氫制甲醇的過程中的主要反應(yīng)（忽略其他副反應(yīng)）為

①CCh（g）+H2（g）^=CO（g）+H2O（g）AM=+41.2kJmo「

@CO（g）+2H2（g）^=CH3OH（g）AH2

225℃、8X106pa下，將一定比例CO2>Fh混合氣勻速通過裝有催化劑的絕熱反應(yīng)

管。裝置及L、L?、L3…位點(diǎn)處（相鄰位點(diǎn)距離相同）的氣體溫度、CO和CH30H的體

積分?jǐn)?shù)如圖所示。下列說法正確的是（）

CO2.H2二二

混合氣一.」

絕熱反應(yīng)管

（容器內(nèi)與外加沒有熱鼠交換）

A.L4處與L5處反應(yīng)①的平衡常數(shù)K相等

B.反應(yīng)②的焰變A〃2>0

C.L6處的H2O的體積分?jǐn)?shù)大于L5處

D.混合氣從起始到通過L處，CO的生成速率小于CH3OH的生成速率

答案：c

解析：圖中白圈標(biāo)記的曲線代表氣體溫度，處與缶處對應(yīng)的溫度不同，平衡常數(shù)只

與溫度有關(guān)，故〃處與左處的平衡常數(shù)不同，A錯(cuò)誤；由圖可知，隨著氣體在絕熱反

應(yīng)管中前進(jìn)，氣體溫度不斷升高，說明有熱量放出，而反應(yīng)①AM>。，故反應(yīng)②△必

<0,B錯(cuò)誤；從心到Ls，甲醇的體積分?jǐn)?shù)逐漸增加，說明反應(yīng)②在向右進(jìn)行，反應(yīng)

②消耗CO,而co體積分?jǐn)?shù)沒有明顯變化，說明反應(yīng)①也在向右進(jìn)行，反應(yīng)①為氣體

分子數(shù)不變的反應(yīng)，其向右進(jìn)行時(shí)，〃（比0）增大，反應(yīng)②為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，

且沒有H2O的消耗與生成，故〃總減小而〃（比0）增加，即H2O的體積分?jǐn)?shù)會(huì)增大，故

乙6處的H2O的體積分?jǐn)?shù)大于乙5處，C正確；L1處,CO的體積分?jǐn)?shù)大于CH3OH,說明

生成的CO的物質(zhì)的量大于CH3OH,兩者反應(yīng)時(shí)間相同，說明CO的生成速率大于

CH30H的生成速率，D錯(cuò)誤。

3.（2024.江蘇卷節(jié)選）氫能是理想清潔能源，氫能產(chǎn)業(yè)鏈由制氫、儲(chǔ)氫和用氫組成。

⑴一定條件下，將氮?dú)夂蜌錃獍磏（N2）:〃（H2）=1：3混合勻速通入合成塔，發(fā)生反應(yīng)

N2+3H21T、口,2NH3。海綿狀的a-Fe作催化劑，多孔AI2O3作為a-Fe的“骨

催化劑

架”和氣體吸附劑。

ALO3含量與a-Fe表面積、出口處氨含量關(guān)系如圖所示。ALCh含量大于2%,出口處

氨含量下降的原因是。

40

二

來

30E

和20A

訟

枇150

2國

尋150

0榔

口g

>s

汨l

a

0123456

AI2O3含量7%

催化劑

（2）反應(yīng)H2+HC0；——HCOCT+H??？捎糜趦?chǔ)氫。密閉容器中，其他條件不變,

1

向含有催化劑的0.1mol-L_NaHCCh溶液中通入H2,HCOO一產(chǎn)率隨溫度變化如圖所

示。溫度高于70℃,HCOO-產(chǎn)率下降的可能原因是

%

;

旅

工

0—

0

國

40506070

溫度⑶

答案：⑴多孔AbO3可作為氣體吸附劑，含量過多會(huì)吸附生成的NH3；ALO3含量大于

2%時(shí)，a.Fe表面積減小，反應(yīng)速率減小，產(chǎn)生NH3減少

（2）NaHCO3受熱分解，導(dǎo)致HCOO一產(chǎn)率下降

解析：（1）氧化鋁含量大于2%,出口處氨含量下降，說明多孔氧化鋁含量過多會(huì)吸附

反應(yīng)生成的氮?dú)?，由題圖可知，氧化鋁含量大于2%時(shí)，催化劑a?Fe表面積減小，催

化性能降低，導(dǎo)致反應(yīng)速率減小，使得出口處氮含量下降；（2）碳酸氫鈉受熱易分解生

成碳酸鈉、二氧化碳和水，溫度高于7（）°C,碳酸氫鈉受熱分解，導(dǎo)致HCOCF產(chǎn)率下

降。

學(xué)生用書1第246頁

［重點(diǎn)強(qiáng)化18實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中圖像問題分類突破

類型一轉(zhuǎn)化率一投料比圖像

重點(diǎn)精講

典例(2024?湖南卷)恒壓下，向某密閉容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g),發(fā)生

如下反應(yīng)：

主反應(yīng)：CH30H(g)+CO(g)^=CH3COOH(g)AWi

副反應(yīng)：CH30H(g)+CH3COOH(g)^=CH3COOCH3(g)+H2O(g)bH?

在不同溫度下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測得兩種含碳產(chǎn)物的分布分?jǐn)?shù)3"(CH3coOH)=

…J隨投料比M物質(zhì)的量之比)的變化關(guān)系如圖所示，下列說法正

n(C}i3COOH)-\-n(CH3COOCY13}

確的是()

投料比為

A,投料比工代表處陪

n(CO)

B.曲線c代表乙酸的分布分?jǐn)?shù)

C.AHi<0,AW2>0

D.L、M、N三點(diǎn)的平衡常數(shù)：K(L)=K(M)>K(N)

答案：D

解析：題圖中曲線表示的是兩種含碳產(chǎn)物的分布分?jǐn)?shù)即分別為次CH3coOH)、

<5(CHCOOCH),若投料比X代表x越大，可看作是CH30H的量增多，則對

33n(C0)

于主、副反應(yīng)可知生成的CH3co0CH3越多，CH3coOC中分布分?jǐn)?shù)越高，則曲線a或

曲線b表示CH3coOCH3分布分?jǐn)?shù)，曲線c或曲線d表示CH3coOH分布分?jǐn)?shù)，據(jù)此

分析可知A、B均正確，可知如此假設(shè)錯(cuò)誤，則可知投料比x代表,曲線a或

n(CH30H)

曲線b表示貿(mào)CH3co0H),曲線C或曲線d表示3(CH3coOCH3)。投料比了代表

，故A錯(cuò)誤；曲線c表示CH3coOC%的分布分?jǐn)?shù)，故B錯(cuò)誤；曲線a或曲線

n(CH30H)

b表示次CH3co0H),當(dāng)同一投料比時(shí)，觀察圖像可知及時(shí)貿(mào)CH3co0H)大于Ti時(shí)

次CH3coOH),而72>7】可知，溫度越高則3(CH3coOH)越大，說明溫度升高主反應(yīng)

的平衡正向移動(dòng)，AM〉。；曲線c或曲線d表示d(CH3coOCH3),當(dāng)同一投料比時(shí)，

觀察可知不時(shí)次CH3coOC%)大于及時(shí)次CH3co0CH3),而乃〉不可知，溫度越高則

況CH3coOCH3)越小，說明溫度升高副反應(yīng)的平衡逆向移動(dòng)，A”2<(),故C錯(cuò)誤；L、

M、N三點(diǎn)對應(yīng)副反應(yīng)八從<0,且TN>TM=TL,升高溫度平衡逆向移動(dòng)，K(L)=

K(M)>K(N),故D正確。

投料比與轉(zhuǎn)化率之間的關(guān)系

以N2(g)+3H2(g)U2NH3(g)為例,當(dāng)N2與出的投料比為1:3(系數(shù)比)時(shí)，N2

與H2的平衡轉(zhuǎn)化率相等，且平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)最大；增大N2與H2的投料比，

則。出2)增大，a(N2)減小;減小N2與H2的投料比，則「32)減小,a(N2)漕大。

強(qiáng)磔HSK

1.(2024.山東卷)逆水氣變換反應(yīng)：C02(g)+H2(g)^C0(g)+H2O(g)AW>0o一定壓

力下，按CCh、氏物質(zhì)的量之比〃(CO2)：〃(H2)=1：1投料，Ti、/溫度時(shí)反應(yīng)物摩爾

分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示。已知該反應(yīng)的速率方程為0=Zc°5(H2)c(CO2),力、T1

溫度時(shí)反應(yīng)速率常數(shù)k分別為卜、％2。下列說法錯(cuò)誤的是()

A.k\>kz

B.Tn4溫度下達(dá)平衡時(shí)反應(yīng)速率的比值：筆<學(xué)

v(r2)k2

C.溫度不變，僅改變體系初始壓力，反應(yīng)物摩爾分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化曲線發(fā)生變化

D.八溫度下，改變初始投料比例，可使平衡時(shí)各組分摩爾分?jǐn)?shù)與，溫度時(shí)相同

答案：D

解析：由題圖可知，力比-反應(yīng)速率快，則71>72；歹溫度下達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)物的摩

爾分?jǐn)?shù)低于72溫度下平衡時(shí)反應(yīng)物的摩爾分?jǐn)?shù)；由于起始CO2與H2的物質(zhì)的量之比

為1：1,則達(dá)到平衡時(shí)CO?和H2的摩爾分?jǐn)?shù)相等。刀比不反應(yīng)速率快，反應(yīng)速率常

數(shù)與溫度有關(guān)，結(jié)合反應(yīng)速率方程知ki>ki,A項(xiàng)正確；反應(yīng)的速率方程為0=

05

^-(H2)C(CO2),則等=答注警嚕4%溫度下達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)物的摩爾分?jǐn)?shù)低于

5

V(T2)k2cl(H2)C2(CO2)

一溫度下平衡時(shí)反應(yīng)物的摩爾分?jǐn)?shù)，則四〈詈，B項(xiàng)正確；溫度不變，僅改變體系初

V(T2)k2

始壓力，雖然平衡不移動(dòng)，但反應(yīng)物的濃度改變，反應(yīng)速率改變，反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)

間改變，反應(yīng)物摩爾分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化曲線發(fā)生變化，C項(xiàng)正確；及溫度下，改變初

始投料比，相當(dāng)于改變某一反應(yīng)物的濃度，達(dá)到平衡時(shí)H2和CO2的摩爾分?jǐn)?shù)不可能相

等，故不能使平衡時(shí)各組分摩爾分?jǐn)?shù)與八溫度時(shí)相同，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

2.在保持體系總壓為1()5pa的條件下進(jìn)行反應(yīng)：sO2(g)+竺2(g)=SO3(g),原料氣中

SO2和0?的物質(zhì)的量之比間加=喀］不同時(shí)，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度⑺的關(guān)系如

n(02)

圖所示：

學(xué)生用書1第247頁

100

95

90

85

80

75

400

5

5000550600

七

T/

(1)圖中相I、叱、加3的大小順序?yàn)?

反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)仆表達(dá)式為

(用平衡分壓代替平衡濃度表示)。

(2)圖中A點(diǎn)原料氣的成分:7?(SO2)=1()mol,/?(O2)=24.4mol,n(N2)=70mol,達(dá)平

衡時(shí)SO?的分壓p(SCh)為Pa(分壓=總壓X物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

答案：⑴見>利2>〃23Kp=P(s°?(2)1200

p(SO2)p2(O2)

解析：(1)在同溫同壓下，增加二氧化硫的量，會(huì)使原料氣中SO2和。2的物質(zhì)的量之比

"2變大，越大，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率越小。

(2)A點(diǎn)二氧化硫的平衡轉(zhuǎn)化率為88%,可列三段式：

SO2(g)+；O2(g)=SO3(g)

起始/mol1024.40

變化/mol10X88%|x10X88%10X88%

平衡/mol10X12%24.4-5X88%10X88%

平衡時(shí)，混合氣體總物質(zhì)的量為[10X12%+(24.4—5X88%)+10X88%+70]mol=

100molo達(dá)平衡時(shí)SO2的分壓MSO2)=I°：；：3Xio5Pa=1200Pa。

類型二平衡常數(shù)一溫度一選擇性圖像

重感精講

典例

乙醇一水催化重整可獲得H2O其主要反應(yīng)為C2H5OH(g)+3H2O(g)—2CO2(g)+

-1

6H2(g)△”=+173.3kJ-mol,CO2(g)+H2(g)^CO(g)+H2O(g)AH=+41.2

kJ-mol-1,在1.0X105Pa、。始(C2H5OH)：n始020)=1：3時(shí),若僅考慮上述反應(yīng),平

衡時(shí)CO2和CO的選擇性及H2的產(chǎn)率隨溫度的變化如圖所示。

0100200300400500600700

77t

“生成

co的選擇性=X100%,下列說法正確的是()

n生成(C02)+n生成(C。)

A.圖中曲線①表示平衡時(shí)H2產(chǎn)率隨溫度的變化

B.升高溫度，平衡時(shí)CO的選擇性增大

C.一定溫度下，增大可提高乙醇平衡轉(zhuǎn)化率

D.一定溫度下，選用高效催化劑能提高平衡時(shí)Hz產(chǎn)率

答案：B

解析：根據(jù)CO的選擇性的定義可知，CO和CO2選擇性之和為1()0%,二者變化趨勢

應(yīng)該相反，故曲線②表示平衡時(shí)出產(chǎn)率隨溫度的變化；約300c后生平衡產(chǎn)率隨溫

度升高而減小，故此時(shí)CO選擇性應(yīng)增大，則曲線①代表平衡時(shí)CO2的選擇性隨溫度

的變化，曲線③代表平衡時(shí)CO的選擇性隨溫度的變化，曲線②代表平衡時(shí)H2的產(chǎn)率

隨溫度的變化，A錯(cuò)誤、B正確；兩種物質(zhì)參加反應(yīng)增大一種物質(zhì)的濃度，會(huì)降低該

物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率，C錯(cuò)誤；選用高效催化劑不會(huì)增大H2平衡產(chǎn)率，D正確。

強(qiáng)化訓(xùn)練

1.C02催化加氫合成二甲醛是一種C02資源化利用的方法，其過程中主要發(fā)生如下兩

個(gè)反應(yīng)：

反應(yīng)I：CO2(g)+H2(g)^CO(g)+H2O(g)\Hy

1

反應(yīng)n：2CO2(g)+6H2(g)^CH3OCH3(g)+3H2O(g)AW2=-122.5kJ-mol-

在恒壓、CCh和H2的起始量一定的條件下，C02的平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時(shí)CH3OCH3的選

擇性隨溫度的變化如圖所示。

已知:

CH3OCH3的選擇性=若霽嚅零義100%

反收的C02的物質(zhì)的量

下列說法不正確的是()

A.反應(yīng)2co(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)的焰變?yōu)椤鳌?—24辦

B.根據(jù)圖像推測AF>()

C.其他條件不變時(shí)，溫度越高，CCh主要還原產(chǎn)物中碳元素的價(jià)態(tài)越低

D.其他條件不變時(shí)，增大體系壓強(qiáng)可以提高A點(diǎn)CH30cH3的選擇性

答案：C

解析：由蓋斯定律可知，反應(yīng)2co(g)+4H2(g)=CH30cH3(g)+H2O(g)可由II—2XI

得到，其蛤變?yōu)?AM,A正確；反應(yīng)H為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，

由題圖可知隨著溫度的升高，二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率下降速率小于二甲醍的選擇性下

降速率，且高于300℃時(shí)二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率升高，說明反應(yīng)I的平衡正向移動(dòng)，

正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，AHi>0,B正確；由選項(xiàng)B分析可知，其他條件不變時(shí)，溫度越

高，反應(yīng)I占據(jù)主導(dǎo)地位，CO2主要還原產(chǎn)物為CO,CO中碳元素的價(jià)態(tài)較高，C錯(cuò)

誤；反應(yīng)i為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，反應(yīng)n為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，其他條件不

變時(shí)，增大體系壓強(qiáng)，導(dǎo)致反應(yīng)H平衡正向移動(dòng)，可以提高A點(diǎn)CH30cH3的選擇性，

D正確。

學(xué)生用書I第248頁

2.丙烯是制造一次性醫(yī)用口罩的重要原料。丙烷催化脫氫法是工業(yè)生產(chǎn)丙烯的重要途

徑，丙烷催化脫氫技術(shù)主要分為氧化脫氫和直接脫氫兩利」回答下列問題：

⑴丙烷催化氧化脫氫法制備丙烯的主要反應(yīng)如下：

催IP件齊II

2C3H8(g)+O2(g)',2C3H6(g)+2H2O(g)A//i=-236kJ.moF'Ci)

反應(yīng)過程中消耗的GHs和生成的C3H6的物質(zhì)的量隨溫度的變化關(guān)系見下表。

反應(yīng)溫度/℃

〃(消耗)或〃(牛成京俞535550575

C3H861333

C3H64817

分析表中數(shù)據(jù)得到丙烯的選擇性隨溫度的升高而(填“不變”“升高”或“降

低”)；出現(xiàn)此結(jié)果的原因除生成乙烯等副產(chǎn)物外還可能是o

生成C3H6的物質(zhì)的量

(CH6的選擇性=X100%）

消耗C3H8的物質(zhì)的量

⑵丙烷催化直接脫氫反應(yīng):

C3H8（g）=C3H6（g）+H2（g）△“2=+124.3kJ-mol",（ii）

副反應(yīng)：

C3H8（g）=C2H4（g）+CH4（g）Aft（iii）

一反應(yīng)ii平衡常數(shù)-■乙烯選擇性+丙烯選擇性

①反應(yīng)ii的平衡常數(shù)、產(chǎn)物丙烯選擇性、副產(chǎn)物乙烯選擇性與溫度關(guān)系如圖所示，分

析工業(yè)生產(chǎn)中采用的溫度為65()℃左右的原因是

②溫度為670℃時(shí)，若在1L的容器中投入8moiGH8，充分反應(yīng)后，平衡混合氣體中

有2moicE和一定量C3H8、C3H6、d、C2H4,計(jì)算該條件下C3H6的選擇性

為%。

③欲使丙烯的產(chǎn)率提高，下列措施可行的是（填字母）。

a.恒壓條件下向原料氣中摻雜水蒸氣

b.增大氫氣與丙烷的投料比

c.選擇對脫氫反應(yīng)更好選擇性的催化劑

d.增大壓強(qiáng)

答案：（1）降低升高溫度，反應(yīng)i的化學(xué)平衡逆向移動(dòng)

⑵①溫度控制在650℃,丙烯選擇性高，反應(yīng)速率快，平衡常數(shù)較大②50③ac

解析：（1）根據(jù)題給表格數(shù)據(jù)可知各溫度下C3H6的選擇性分別為'、->->->

61333613

所以隨溫度升高丙烯的選擇性降低；反應(yīng)i為放熱反應(yīng)，升高溫度，反應(yīng)i的化

33

學(xué)平衡逆向移動(dòng)，也會(huì)導(dǎo)致丙烯的選擇性下降；（2）①據(jù)題圖可知，溫度控制在

650℃,丙烯選擇性高，且此時(shí)溫度較高，反應(yīng)速率快，而且該溫度條件下平衡常數(shù)

較大；②平衡混合氣體中有2moicH人則根據(jù)反應(yīng)iii可知平衡時(shí)該反應(yīng)消耗的

〃i（C3H8）=2mol；設(shè)平衡時(shí)C3H6的物質(zhì)的量為x,根據(jù)反應(yīng)ii可知平衡時(shí)〃（H2）=x,

反應(yīng)ii消耗的〃2（C3H8）=x,則平衡時(shí)容器中〃（C3H。=（8—2—幻mol,據(jù)題圖可知該溫

度下反應(yīng)ii的1g工=0,所以K=l,容器體積為1L,則有上匚=1,解得x=2mol,

8-2-x

c3H6的選擇性=舞黯喘|xio°%=就%Xio0%=5。％；③恒壓條件下向

原料氣中摻雜水蒸氣，則反應(yīng)物和生成物的分壓減小，該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體體積增

大的反應(yīng)，減小壓強(qiáng)平衡正句移動(dòng)，可以提高丙烯的產(chǎn)率，故a正確；氫氣為產(chǎn)物，

增大氫氣的量會(huì)使平衡逆向移動(dòng)，丙烯的產(chǎn)率降低，故b錯(cuò)誤；選擇對脫氫反應(yīng)更好

選擇性的催化劑，增大丙烯的選擇性，提高產(chǎn)率，故c正確；該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體

體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)會(huì)使平衡逆向移動(dòng)，降低產(chǎn)率，故d錯(cuò)誤。

類型三選擇最佳反應(yīng)條件

重息精講

典例（2023?湖北卷節(jié)選）納米碗C4oHn）是一種奇特的碗狀共視體系。高溫條件下,

C40HK）可以由C40H20分子經(jīng)過連續(xù)5步氫抽提和閉環(huán)脫氫反應(yīng)生成。

C40H20（g）①CoH18（g）+H2（g）的反應(yīng)機(jī)理和能量變化如下:

(過渡態(tài)3

L

O150.8

E過渡態(tài)2

?過渡態(tài)1110.3

：C4OH,+H-+H

70.98

：~\20.7

楞0.0：C40HI9+H2

C40H19+H2

C40H2o+H?

反應(yīng)歷程

下列措施既能提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，又能增大生成CwHio的反應(yīng)速率的是—（填

字母）。

a.升高溫度b.增大壓強(qiáng)c.加入催化劑

答案：a

解析：由反應(yīng)歷程可知，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，提高了平衡

轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)速率也加快，a符合題意；由化學(xué)方程式可知，該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增

大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，降低了平衡轉(zhuǎn)化率，b不符合題意；加入催化

劑，平衡不移動(dòng)，不能提高平衡轉(zhuǎn)化率，c不符合題意。

學(xué)生用書1第249頁

強(qiáng)練

1.（2023?浙江1月選考節(jié)選）“碳達(dá)峰?碳中和”是我國社會(huì)發(fā)展重大戰(zhàn)略之一，CE還

原C02是實(shí)現(xiàn)“雙碳”經(jīng)濟(jì)的有效途徑之一，相關(guān)的主要反應(yīng)有：

I：CH4（g）+CO2（g）U2co（g）+2H2（g）A//i=+247kJ-moP*1,Ki

II：CO2(g)+H2(g)^CO(g)+H2O(g)A“2=+41kJmo「，K2

CH4還原能力(R)可衡量CO2轉(zhuǎn)化效率，7?=署署(同一時(shí)段內(nèi)CO?與CH。的物質(zhì)的量

An(Cn4)

變化量之比)。催化劑X可提高R值，一時(shí)段內(nèi)CH4轉(zhuǎn)化率、R值隨溫度變化如下表：

溫度/℃480500520550

CFU轉(zhuǎn)化率/%7.911.520.234.8

R2.62.42.11.8

下列說法不正確的是(填字母)。

A.R值提高是由于催化劑X選擇性地提高反應(yīng)II的速率

B.溫度越低，含氫產(chǎn)物中H2O占比越高

C.溫度升高，CH,轉(zhuǎn)化率增加，CO?轉(zhuǎn)化率降低，R值減小

D.改變催化劑提高CH’轉(zhuǎn)化率，R值不一定增大

答案:C

解析：反應(yīng)I中CH4和CO2的變化量相同，R值提高說明催化劑X選擇性地提高反應(yīng)

II的速率，A項(xiàng)正確；由題表可知，溫度越低，R值越大，說明參與反應(yīng)H的CO2越

多,生成的H2O越多，B項(xiàng)正確；溫度升高，反應(yīng)I、II平衡均正向移動(dòng)，CH4、CO2

轉(zhuǎn)化率均增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由題表中數(shù)據(jù)可知，改變催化劑提高CH4轉(zhuǎn)化率，R值不

一定增大，D項(xiàng)正確。

2.(1)汽車尾氣是霧霾形成的原因之一。研究氮氧化物的處理方法可有效減少霧霾的形

成，可采用氧化還原法脫硝：

4NO(g)+4NH3(g)+Ch(g)催化劑4NXg)+6H2O(g)△”<0

根據(jù)下圖判斷提高脫硝效率的最佳條件是；氨氮比一定

時(shí)，在400℃時(shí)，脫硝效率最大，其可能的原因是。

n

00F

*400T

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