模板03 化学反应速率与平衡图像分析(原卷版)-2025年高考化学答题技巧与模板构建

模板03化学反应速率与平衡图像分析识识·题型解读考情分析+命题预测/技巧解读明·模板构建答题模板+技巧点拨技法01速率-时间图像技法02含量/转化率-时间-压强/温度图像技法03转化率(或含量)—温度/压强图像技法04工业生产中的速率和平衡图像通·模板运用真题示例+模板答题+变式训练练·模板演练最新模拟、预测考向本节导航化学反应化学反应速率和平衡图像题的呈现方式变得越来越新颖，如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一个方向和趋势，它是指在一个图上存在多个变量的图象，此类题的特点是：一方面信息量大，考查了读图能力；另一方面多变量的存在，考查了分析推理能力，在新课标高考中受到命题者的青睐。第一步：仔细审题阅读题目获取对解题有价值的信息，排除无效信息，并作标记。第二步：确定变量明确横、纵轴代表的物理量，确定变量。第三步：分析图像分析不同类型的图像的变化趋势，选择不同的特殊点或添加辅助线。①关注曲线的走向和变化趋势，分析变化的原因；②关注起点、拐点、交叉点、平衡点、标有具体坐标的点、含量或转化率相同的点、终点、按化学计量数投料点的含义；③判断是否要作辅助线，如等温线、等压线、等时间线等。第四步：综合判断图表与原理整合，逐项分析图表，根据相关反应原理（特别是影响因素及使用前提条件等）及题干信息进行分析判断。技法01速率-时间图像1．常见图像形式(1)速率-时间图像常见含“断点”的速率变化图像分析图像t1时刻所改变的条件温度升高降低升高降低正反应为放热反应正反应为吸热的反应压强增大减小增大减小正反应为气体物质的量增大的反应正反应为气体物质的量减小的反应当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率—时间图像的曲线出现不连续的情况，根据出现“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。t1时刻改变的条件是使用催化剂或可能加压(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。2．析图关键①找平衡点：c（或n）保持不变的点。②找出曲线变化的影响因素，若存在多种影响因素，根据曲线变化趋势确定哪种因素是主要因素。技法02含量/转化率-时间-压强/温度图像1．常见图像形式图Ⅰ．T2下先达到平衡，则T2＞T1，温度升高，生成物含量降低，平衡逆向移动，正反应是放热反应。图Ⅱ．p2下先达到平衡，则p2＞p1，压强增大，反应物的转化率减小，说明正反应是反应前后分子数增大的反应。图Ⅲ．生成物的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a＞b，故a可能使用了催化剂；若该反应是反应前后分子数相等的可逆反应，a也可能是增大压强(压缩体积)。2．析图关键1“先拐先平数值大”。在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高、压强较大或使用了催化剂。2正确掌握图像中反应规律的判断方法。技法03转化率(或含量)—温度/压强图像1．常见图像形式：(1)恒压线图像当压强相等（任意一条恒压线）时温度升高，A的转化率增大，平衡正向移动，这则正反应为吸热反应。当温度相等时，即作垂直于横轴的辅助线，与三条恒压线交于三点，这三点自下而上压强增大，A的妆化率增大，平衡正向移动，则正反应为反应前后气体分子数减小的反应。(2)恒温线图像当温度相等(任意一条等温线)时，增大压强，A的转化率增大，说明增大压强平衡正向移动，即正反应是气体体积减小的反应。当压强相等时，在图3中作直线，与两条等温线交于两点，这两点自下而上为降低温度，A的转化率增大，说明降低温度平衡正向移动，即正反应为放热反应。(3)含量（转化率）—温度曲线①对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)ΔH＜0。M点之前，温度越高，反应速率越大，反应物浓度减小或生成物浓度增大；M点时达到平衡状态；M点之后，温度升高，反应物浓度增大或生成物浓度减小。发生变化的原因有：a．反应放热，升温，平衡逆向移动；b．温度升高，催化剂活性降低，反应速率减小，反应可能未达到平衡状态。②平衡转化率-温度曲线如图所示曲线是其他条件不变时，某反应物的平衡转化率与温度的关系曲线。图中标出的图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。2．析图关键——关注曲线变化趋势，采取“定一议二”法。在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量。确定横坐标所表示的量，讨论纵坐标与曲线的关系，或者确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系，即“定一议二”。技法04工业生产中的速率和平衡图像1．含量/转化率—投料比图像以恒温恒容密闭容器中发生反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，在不同温度平衡时生成物C的体积分数与投料比的关系为例：曲线上的点均为不同温度下对应投料比下的平衡点，n(A)：n(B)=a时，平衡时C的体积分数最大。一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收，使SO2转化生成S。催化剂不同，其2．温度—选择性图像以一定条件下，使用不同催化剂在相同时间内2SO2+O22SO3，SO2的转化率随反应温度的变化图像为例。340℃左右，催化剂的催化能力较大，二氧化硫的转化率也是较大，反应速率较快，所以选择Fe2O3作催化剂，最适宜温度为340℃左右；a点以后，催化剂催化能力需要维持在一定的温度下，温度太高，催化剂活性可能会降低。类型01时间图像1．（2023·辽宁卷）一定条件下，酸性KMnO4溶液与H2C2O4发生反应，Mn(Ⅱ)起催化作用，过程中不同价态含Mn粒子的浓度随时间变化如下图所示。下列说法正确的是A．Mn(Ⅲ)不能氧化H2C2O4B．随着反应物浓度的减小，反应速率逐渐减小C．该条件下，Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存D．总反应为：2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O【答案】C【第一步确定变量】该图像纵坐标为不同价态Mn的浓度，横坐标为时间。【第二步分析图像】【第三步综合判断】H2C2O4为弱酸，在离子方程式中应以化学式保留，总反应为2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，D错误。1．（2023·山东卷）一定条件下，化合物E和TFAA合成H的反应路径如下：已知反应初始E的浓度为0.10mol∙L-1，TFAA的浓度为0.08mol∙L-1，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．t1时刻，体系中有E存在B．t2时刻，体系中无F存在C．E和TFAA反应生成F的活化能很小D．反应达平衡后，TFAA的浓度为0.08mol∙L-12．（2024·黑吉辽卷）异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品，150℃时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示，15h后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是A．时，反应②正、逆反应速率相等B．该温度下的平衡常数：①>②C．平均速率(异山梨醇)D．反应②加入催化剂不改变其平衡转化率类型02压强/温度图像2．（2023·湖南卷）向一恒容密闭容器中加入和一定量的，发生反应：。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<x2B．反应速率：vb正>vc正C．点a、b、c对应的平衡常数：Ka<Kb=KcD．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【第一步确定变量】CH4的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线。【第二步分析图像】【第三步综合判断】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，D正确。1．（2022·广东卷）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<0B．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2．在一恒容的密闭容器中充入0.1mol·L－1CO2、0.1mol·L－1CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4平衡转化率与温度、压强关系如图，下列有关说法不正确的是()A．上述反应的ΔH<0B．压强：p4>p3>p2>p1C．1100℃时该反应的平衡常数约为1.64D．压强为p4时，在y点：v正>v逆类型03工业生产中的速率和平衡图像3．（2024·湖南卷）恒压下，向某密闭容器中充入一定量的和，发生如下反应：主反应：

副反应：

在不同温度下，反应达到平衡时，测得两种含碳产物的分布分数随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示，下列说法正确的是A．投料比x代表B．曲线c代表乙酸的分布分数C．，D．L、M、N三点的平衡常数：K(L)=K(M)>K(N)【答案】D【第一步确定变量】该图像为在不同温度下两种含碳产物的分布分数随投料比x(物质的量之比)的变化曲线。【第二步分析图像】【第三步综合判断】L、M、N三点对应副反应ΔH2<0，且TN>TM=TL，升高温度平衡逆向移动，K(L)=K(M)=K(N)，D正确。1．（2022·江苏卷）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)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2．（2024·江苏卷）二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为：①

②

、下，将一定比例、混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和的体积分数如图所示。下列说法正确的是A．L4处与L5处反应①的平衡常数K相等B．反应②的焓变C．L6处的的体积分数大于L5处D．混合气从起始到通过L1处，CO的生成速率小于的生成速率1．生产硫酸的主要反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＜0。图中L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。下列说法正确的是()A．X代表压强B．L1＞L2C．A、B两点对应的平衡常数相同D．一定温度下，当混合气中n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)＝2∶1∶2时，反应一定达到平衡2．一定条件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g)CH2=CH2(g)＋4H2O(g)；已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图，下列说法不正确的是()A．该反应的逆反应为吸热反应B．平衡常数：KM>KNC．生成乙烯的速率：v(N)一定大于v(M)D．当温度高于250℃，升高温度，催化剂的催化效率降低3．一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收，使SO2转化生成S。催化剂不同，其他条件相同(浓度、温度、压强)情况下，相同时间内SO2的转化率随反应温度的变化如图，下列说法不正确的是()A．不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3作催化剂可以节约能源B．选择Fe2O3作催化剂，最适宜温度为340℃左右C．a点后SO2的转化率减小的原因可能是温度升高催化剂活性降低D．其他条件相同的情况下，选择Cr2O3作催化剂，SO2的平衡转化率最小4．反应Si(s)＋3HCl(g)SiHCl3(g)＋H2(g)ΔH是工业上制备高纯硅的重要中间过程。一定压强下，起始投入原料eq\f(n（HCl）,n（Si）)的值和温度与SiHCl3的平衡产率的变化关系如图所示。下列说法错误的是()A．该反应为放热反应，ΔH＜0B．M、N点SiHCl3的分压：M＞NC．eq\f(n（HCl）,n（Si）)的值越大SiHCl3平衡产率越高D．M、N点的逆反应速率：vM＞vN5．一定条件下，6H2(g)＋2CO2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)，CO2平衡转化率随温度变化如图所示，对a、b、c三点对应情况的分析，合理的是()A．CO2物质的量分数：a>bB．C2H5OH体积分数：a<cC．平衡常数：Ka>Kc>KbD．反应速率：va(CO2)<vb(CO2)6．在恒容密闭容器中进行反应：2CO2(g)＋6H2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)ΔH。在某压强下起始时按不同氢碳比eq\f(n（H2）,n（CO2）)投料(如图中曲线①②③)，测得CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示，下列有关说法正确的是()A．该反应的ΔH>0B．氢碳比：①<②<③C．其他条件不变的情况下，增大容器的体积可提高CO2的转化率D．若起始CO2的浓度为2mol·L－1、H2为4mol·L－1，在图中曲线③氢碳比条件下进行，则400K时该反应的平衡常数数值约为1.77．恒压下，NO和O2在起始浓度一定的条件下发生反应，在相同时间内，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法不正确的是()A．反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH<0B．图中X点所示条件下，由于测定时间较短，反应未达到平衡C．从X→Y过程中，平衡逆向移动，O2的质量减少D．380℃下，c平衡(O2)＝5.0×10－4mol·L－1，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K＝20008．CO2经催化加氢可合成乙烯：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)。0.1MPa时，按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图，下列叙述不正确的是()A．该反应的ΔH＜0B．曲线b代表H2O的浓度变化C．N点和M点所处的状态c(H2)不一样D．其他条件不变，T1℃、0.2MPa下反应达平衡时c(H2)比M点大9．的回收和利用是实现“碳中和”的有效途径。在一恒容密闭反应器中充入体积之比为的和，发生反应：①，②。在相同时间内，的转化率、的选择性[的选择性]与温度的关系如图所示。下列叙述错误的是A．温度高于时，主要发生反应②B．温度低于时，的选择性随温度升高而增大C．平衡时，再充入和，再次达到平衡时，的物质的量增大D．下反应达到平衡时，、、的浓度之比为10．（2024·湖南永州·三模）室温下，在P和Q浓度相等的混合溶液中，同时发生反应①P＋Q=X＋Z和反应②P＋Q=Y＋Z，反应①和②的速率方程分别是v1=k1c2(P)、v2=k2c2(P)(k1、k2为速率常数)。反应过程中，Q、X的浓度随时间变化情况如图所示。下列说法错误的是A．反应开始后，体系中X和Y的浓度之比保持不变B．45min时Z的浓度为0.4mol·L-1C．反应①的活化能比反应②的活化能大D．如果反应能进行到底，反应结束时，有40%的P转化为Y11．（2024·安徽合肥·三模）已知双环戊二烯解聚成环戊二烯的反应为

。若将3mol双环戊二烯通入2L恒容密闭容器中，测得℃和℃下n（双环戊二烯或环戊二烯）随时间的变化如图所示，℃时反应到a点恰好达到平衡。下列有关说法错误的是A．T1>T2B．℃时，0~2h内的平均反应速率：v(环戊二烯)mol⋅L⋅hC．℃时，当容器内的气体压强为起始的1.5倍时：v(正)(逆)D．℃时，反应恰好达到平衡时：44.8mol(环戊二烯)mol12．（2024·北京师范大学附属中学三模）CH4和CO2联合重整能减少温室气体的排放。其主要反应为：①②其他条件相同时，投料比为，不同温度下反应的结果如图。下列说法不正确的是A．由图中信息无法判断反应①、②哪个先达到平衡B．始终低于1.0，与反应②有关C．加压有利于增大CH4和CO2反应的速率但不利于提高二者的平衡转化率D．若不考虑其他副反应，体系中存在：13．（2024·河北保定·三模）一定条件下，在甲、乙两个恒容密闭容器(容器容积)中投入等物质的量的X和Y，发生反应，达到平衡时，Q的物质的量浓度与温度和容器容积的关系如图所示。下列说法正确的是A．x＋y>p＋q B．c(P)：b>2aC．压强：2p(b)<p(c) D．平衡常数：14．（2024·辽宁抚顺·三模）工业上，常用离子交换法软化自来水，其原理是，。常温下，向一定体积的自来水中加入离子交换树脂（NaR），测得自