最新高考化学一轮复习【讲通练透】 第27讲 化学反应速率、平衡图像（讲通）

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2.精练高考真题，明确方向
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第27讲 化学反应速率、平衡图像
目录
考情分析
网络构建
考点一 速率图像
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 速率—时间图像
知识点2 速率—压强(或温度)图像
知识点3 物质的量(或浓度)—时间图像
【提升·必考题型归纳】
考向1 考查速率-时间图像
考向2 考查速率—压强(或温度)图像
考向3 考查浓度或物质的的量-时间图像
考点二 平衡图象
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像
知识点2 恒温线或恒压线图像
知识点3 反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像
【提升·必考题型归纳】
考向1 考查转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像的分析判断
考向2 考查恒温线或恒压线图像的分析判断
考向3 考查组分含量或浓度与温度的关系图像的分析判断
考向4 考查化学平衡曲线外的非平衡点分析
考点三 图像类分析方法
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 速率图像分析
知识点2 平衡图像分析
【提升·必考题型归纳】
考向1 考查化学反应速率图像分析
考向2 考查化学平衡综合图像分析
真题感悟
考点一 速率图像
知识点1 速率—时间图像
1.“渐变”类v－t图像
2.“断点”类v－t图像
3.“平台”类v­t图像
4.全程速率—时间图像
例如：Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。
原因：(1)AB段(v增大)，反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大。
(2)BC段(v减小)，溶液中c(H＋)逐渐减小，v减小。
知识点2 速率—压强(或温度)图像
1.对于速率～温度曲线，温度改变后，吸热反应速率变化大，放热反应速率变化小。即吸热大变，放热小变。以mA＋nBpC＋qD；△Ｈ＝Ｑ为例
2.对于速率～压强曲线，压强改变后，气体体积之和大的一侧反应速率变化大，气体体积之和小的一侧反应速率变化小。以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)；△Ｈ＝Ｑ为例
【名师点拨】这类图像中曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态，压强或温度增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。
知识点3 物质的量(或浓度)—时间图像
这类图像能说明平衡体系中各组分在反应过程中的浓度变化情况。
1、识图：在c-t图中，一般横坐标表示时间，纵坐标表示浓度或物质的量等变化，分析图时要抓住随着时间的变化曲线的基本走势问题，其重点及易错点应抓住曲线的斜率，某一时刻曲线的斜率大小就表示该时刻反应的速率快慢，曲线越陡表示反应的速率越大，曲线越平缓表示反应的速率越小。
2、规律：①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。
②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。
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。
3、实例：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
①X、Y是反应物，Z是产物。
②t3 s时反应达到平衡状态，X、Y并没有全部反应，该反应是可逆反应。
③0～t3 s时间段：Δn(X)＝n1－n3ml，Δn(Y)＝n2－n3ml，Δn(Z)＝n2ml。
(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)＝eq \f(n1－n3,V·t3) ml·L－1·s－1；
Y的转化率＝eq \f(n2－n3,n2)×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。
4、易错提醒：解该类图像题要注意各物质曲线出现折点(达到平衡)的时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。
考向1 考查速率-时间图像
例1.在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2A（g）＋B（g） 3C（g）；ΔH<0，某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是溶液进行下列实验，结合实验，下列说法正确的是
A．图Ⅰ表示的是 t1时刻增大反应物的浓度对反应速率的影响
B．图Ⅱ表示的一定是 t1时刻加入催化剂后对反应速率的影响
C．图Ⅲ表示的是温度对化学平衡的影响，且乙的温度较高
D．图Ⅲ表示的是不同催化剂对平衡的影响，且甲的催化效率比乙高
【解析】A. 增大反应物浓度,正反应速率增大，但逆反应速率不增大，故图Ⅰ不能表示的是 t1时刻增大反应物的浓度对反应速率的影响，故A错误；B. 该反应增大压强或加入催化剂，都可以同等程度的增大反应速率，平衡不移动，故图Ⅱ能表示的可能是 t1时刻加入催化剂后或加压对反应速率的影响，故B错误；C. 升温，化学反应速率加快，缩短到平衡的时间，平衡逆向移动，A的转化率降低，故图Ⅲ表示的是温度对化学平衡的影响，且乙的温度较高，故C正确；D. 催化剂能改变反应速率，影响到平衡的时间，但不会影响平衡，不能影响反应物的转化率，故图Ⅲ不能表示的是不同催化剂对平衡的影响，故D错误。
故选C。
【答案】C
【变式训练】如图表示反应2SO2(g)＋O22SO3(g)+Q的正反应速率随时间的变化情况，试根据图中曲线判断下列说法可能正确的是
A．t1时只减小了压强；
B．t1时只降低了温度；
C．t1时增加了SO2和O2的浓度，平衡向正反应方向移动；
D．t1时减小SO2浓度的同时，增加了SO3的浓度；
【解析】A.若t1时减小了压强，平衡向逆反应方向移动，重新平衡时的速率小于原平衡速率，故A错误；B.若t1时降低了温度，平衡向正反应移动，重新平衡时的速率小于原平衡速率，故B错误；C.若t1时增加了SO2和O2的浓度，正反应速率应大于原平衡速率，平衡向正反应方向移动，图象中t1时刻不符合，故C错误；D.若t1时减小了SO2的浓度，增加了SO3的浓度，平衡向逆反应移动，新平衡时反应物浓度比可以原来还大，平衡时正反应速率可以比原平衡速率大，故D可能正确；故选D。
【答案】D
考向2 考查速率—压强(或温度)图像
例2.下列各图是温度(或压强)对2A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g) ΔH<0的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是( )
A． B．C．D．
【解析】A和B图中自变量为温度，温度越高，速率越快，B项错误；升温时平衡向吸热方向移动，逆反应速率大于正反应速率，A项错误；C、D图中自变量为压强，压强越大，速率越快，D项错误；增加压强，平衡向气体分子数减小方向移动，也就是向逆反应方向移动，逆反应速率大于正反应速率，C项正确。
【答案】C
【变式训练】可逆反应mA(g)⇌nB(g)+pC(s)；△H=Q，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合如图中的两个图象，以下叙述正确的是：( )
A．m＞n，Q＜0B．m＞n+p，Q＞0
C．m＞n，Q＞0D．m＜n+p，Q＜0
【解析】由图象可知，升高温度，逆反应速率大于正反应速率，则升高温度，平衡逆向移动；增大压强，正反应速率大于逆反应速率，则增大压强，平衡正向移动。由图象可知，升高温度，逆反应速率大于正反应速率，则升高温度，平衡逆向移动，所以该正反应为放热反应，Q＜0；增大压强，正反应速率大于逆反应速率，则增大压强，平衡正向移动，该反应为气体气体缩小的反应，所以m＞n，故答案选A。
【答案】A
考向3 考查浓度或物质的的量-时间图像
例3．（2023·天津南开·南开中学校考模拟预测）向刚性容器中投入与(足量)发生反应：(相对分子质量：M大于N)。测得不同温度下体积分数随时间t的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A．内，
B．温度升高，容器内气体的密度减小
C．℃，再投入，平衡时
D．
【分析】根据“先拐先平数值大”，由图可知，T2℃时反应先达到平衡，则T2>T1，升高温度，平衡时B的体积分数增大，平衡正向移动，说明正反应为吸热反应。
【解析】A．不用固体或纯液体来表示反应速率，因为固体或纯液体的浓度视为常数，A错误；B．根据分析，升高温度，平衡正向移动，由于相对分子质量：M大于N，因此升高温度，更多的固体转变为气体，混合气体的总质量增大，而刚性容器体积不变，所以容器内气体的密度增大，B错误；C．该反应为气体体积不变的反应，在T1℃达平衡时，n(B)=aml×30%=0.3aml，则平衡时，C错误；D．根据分析，T2℃时反应先达到平衡，则T2>T1，D正确；故选D。
【答案】D
【变式训练】（2023·河北邢台·统考一模）室温下，某溶液初始时仅溶有M，同时发生以下两个反应：①；②。反应①的速率可表示为，反应②的速率可表示为(、为速率常数)。体系中生成物浓度(c)随时间(t)变化的曲线如图所示。下列说法错误的是
A．0~10s内，M的平均反应速率
B．温度不变，反应过程中的值不变
C．反应①的活化能比反应②的活化能大
D．温度升高，体系中的值减小
【解析】A．由反应可知M的浓度变化量等于Y和Z的浓度变化量之和，0~10s内，M的平均反应速率，故A正确；B． ，温度不变时，比值不变，则恒定不变，v1与成正比，v2与成正比，则的值不变，故B正确；C．由图可知相同条件下，Z的速率大于Y，可知反应②的速率大于反应①，根据反应活化能越大反应速率越小，可知反应①的活化能比反应②的活化能大，故C正确；D．反应的吸放热情况不确定，稳定升高平衡的移动方向不确定，因此体系中的值无法确定，故D错误；故选：D。
【答案】D
考点二 平衡图像
知识点1 转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像
该类图像中常常与化学平衡知识相联系，重在考查化学平衡相关知识点。这类图像反映了反应物或生成物的量在不同温度（压强）下对时间的关系，解题时要注意一定条件下物质含量不再改变时，应是化学反应达到平衡的特征。
1.识图：一般当转化率达到一个定值，即转化率或百分含量保持不变，该反应达到化学平衡，我们可以借助图像中曲线的数值大小，进一步结合影响平衡的一些外界因素，分析整合，得出相关结论。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系数的关系。
2.规律：“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。如图甲中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。如图乙中p1>p2。
③若为使用催化剂引起，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。
3.实例：正确掌握图像中反应规律的判断方法
[以mA(g)＋nB(g)pC(g)中反应物A的转化率αA为例说明]
①图甲中，T2>T1，升高温度，αA降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。
②图乙中，p1>p2，增大压强，αA升高，平衡正向移动，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。
知识点2 恒温线或恒压线图像
该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度（反应物或生成物）或反应物的转化率，横坐标为温度或压强。
1.识图：(α表示反应物的转化率，c表示反应物的平衡浓度)
图①，若p1>p2>p3，则正反应为气体体积减小的反应，ΔH＜0；图②，若T1>T2，则正反应为放热反应。
【名师点睛】解答此类图像问题，往往可作分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线——恒压线或恒温线，然后进行定一议二，从而可解决问题。
2.规律：(1)“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的系数的大小关系。如乙中任取两条压强曲线研究，压强增大，αA增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，甲中任取一曲线，也能得出结论。
(2)通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。
知识点3 反应过程中组分含量或浓度与温度的关系及非平衡点图像
1.反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像
对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在相同时间段内，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正>v逆，未达平衡；M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增大(C%减小)，平衡逆向移动，ΔH<0。
2.化学平衡曲线外的非平衡点分析
对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。
左上方(E点)，A%大于此压强或温度时平衡体系中的A%，E点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，E点v正>v逆；则右下方(F点)v正考向1 考查转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像的分析判断
例1．（2023·辽宁沈阳·统考二模）在起始温度均为T℃、容积均为10L的密闭容器A(恒温)、B(绝热)中均加入和4mlCO，发生反应。已知：、分别是正、逆反应速率常数，，，A、B容器中的转化率随时间的变化关系如图所示。下列说法中正确的是
A．Q点与P点的平衡常数大小为：
B．与浓度比为1∶1时，标志此反应已达平衡
C．T℃时，
D．用CO的浓度变化表示曲线N在0～100s内的平均速率为
【分析】由图可知，的转化率在达到平衡时N比M高，又∆H<0，绝热时温度升高，平衡转化率降低，由图可知，的转化率在达到平衡时N比M高，故M为B（绝热），N为A（恒温）。
【解析】A．Q与P点平衡时对应的曲线为M及N，且转化率N>M，故，A正确；B．与在任何时刻浓度比均为1∶1，B错误；C．T℃时的平衡转化率为25%，根据平衡三段式可知，此时c(N2)=c(CO2)=ml/L=0.025ml/L，c(N2O)=ml/L=0.075ml/L，c(CO)= ml/L=0.375ml/L，故k=== ，故，C错误；D．在100s时，曲线N中的转化率为10%，用CO的浓度变化表示曲线N在0～100s内的平均速率为v(CO)==，D错误。故答案为：A。
【答案】A
【变式训练】（2023·河北沧州·沧州市第二中学校联考三模）在2L刚性密闭容器中充入足量的Cu粉和2mlNO2(g)，发生反应：2NO2(g)+4Cu(s)4CuO(s)+N2(g) △H。在不同温度下，NO2的转化率与时间的关系如图1所示；反应速率与时间的关系如图２所示。下列说法错误的是

已知：该条件下，NO2不发生反应生成N2O4。
A．△H＜0
B．v正：a点＜b点
C．图2中t0min时改变的条件是增大N2浓度
D．T1温度下，平衡常数K=1.875
【解析】A．温度越高，反应达到平衡时所用的时间也就越短，所以可确定T1＞T2，但是温度越高，反应物的平衡转化率反而越低，说明该反应的正反应方向是放热反应，所以△H＜0，故A正确；B．温度越高反应速率就越快，因为T1＞T2，b点的温度高于a点温度，所以V正：a点＜b点，故B正确；C．图2中t0min时改变条件使正、逆反应速率都增大，逆反应速率增大的倍数较大，平衡向逆反应方向移动，如果增大N2浓度，正反应速率在原平衡基础上逐渐增大，不出现“突变”，所以改变的条件不是增大氮气浓度，应该是升高温度， 故C错误；D．在2L刚性密闭容器中充入足量的Cu粉和2mlNO2(g)，NO2(g)的物质的量的浓度为1ml/L，则 ，则K==1.875，故D正确；故本题选C。
【答案】C
考向2 考查恒温线或恒压线图像的分析判断
例2．（2023·全国·模拟预测）可以利用碳、氮的化合物在一定条件下发生反应缓解环境污染。向某密闭容器中充入5mlCO和4mlNO，发生反应： ，平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是
A．温度：
B．若D点为平衡点，则D点的正反应速率与G点的逆反应速率可能相等
C．E点时NO的平衡转化率为25%
D．在实际应用中为提高效率，需要研发在高温下具有高活性的高效催化剂
【答案】B
【解析】A．题给反应的正反应为放热反应，压强相同时，升高温度，化学平衡逆向移动，NO的体积分数增大，所以温度：，A错误；B．由题意可知，点与点均为平衡点，均满足，降低反应体系温度可使反应从点移至点，此时正、逆反应速率均下降，缩小容器容积使体系压强增大，可使反应从点移至点，此时正、逆反应速率均增大，则点与点存在正、逆反应速率相等的可能性，B正确；C．设点体系中反应达到平衡时产生的物质的量是，则产生的物质的量为，剩余NO的物质的量为，剩余CO的物质的量为，根据题图可知，此时NO的体积分数为25%，则，解得，所以反应消耗的NO的物质的量为2ml，则NO的平衡转化率为，C错误；D．题给反应为放热反应，温度越高平衡常数越小，NO、CO的脱除效果越差，且高温消耗的能量也更大，综合考虑，应该研发低温下具有高活性的高效催化剂，D错误；故选B。
【变式训练】（2023·广东揭阳·普宁二中实验学校校联考二模）纳米二氧化钛催化剂可用于工业上合成甲醇：，按投料比将与充入恒容密闭容器中，在一定条件下发生反应，测得的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。下列说法错误的是
A．
B．
C．N点转化率、平衡常数均大于M点
D．、压强下，Q点对应的
【解析】A．由图可知，随温度升高CO的平衡转化率下降，说明升温平衡逆向移动，则正向为放热反应，，故A正确；B．该反应正向气体分子数减小，增大压强平衡正向移动，减小压强平衡逆向移动，由图：压强由过程中CO转化率增大，可知平衡正向移动，则压强：，故B正确；C．N、M点温度相同，则K相同，故C错误；D．、压强下M点为平衡状态，Q点转化率低于平衡转化率，则反应正向进行，，故D正确；故选：C。
【答案】C
考向3 考查组分含量或浓度与温度的关系图像的分析判断
例3.（2023·海南省直辖县级单位·嘉积中学校考三模）在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式如下：
反应I：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-164.7 kJ·ml-1
反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·ml-1
反应Ⅲ：2CO(g)+2H2(g) CO2(g)+CH4(g) ΔH=-247.1 kJ·ml-1
向恒压、密闭容器中通入1 ml CO2和4 ml H2，平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化曲线如图所示。则图中曲线A表示的物质是
A．COB．CH4C．CO2D．无法确定
【解析】随着温度的升高，对于反应Ⅰ，平衡逆向移动，c(CH4)减小，c(CO2)增大；对于反应Ⅱ，平衡正向移动，c(CO)增大，c(CO2)减小；对于反应Ⅲ，平衡逆向移动，c(CH4)、c(CO2)减小，c(CO)增大，从图看，温度升高，A的物质的量减小，由此判断曲线A为CH4，C的物质的量随温度升高而增大，则曲线C为CO，反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，升高温度时，要看温度对三个反应的影响程度，所以n(CO2)可以增大，可以减小，对应图中曲线B，故选B。
【答案】B
【变式训练】（2023·河北邢台·邢台市第二中学校联考三模）一定温度下，有两个体积均为2L的恒容密闭容器Ⅰ和Ⅱ，向Ⅰ中充入1ml CO和2ml，向Ⅱ中充入2ml CO和4ml，均发生下列反应并建立平衡：。测得不同温度下CO的平衡转化率如图所示。下列说法正确的是
A．该反应的
B．L、M两点容器内正反应速率：
C．曲线①表示容器Ⅱ的变化过程
D．N点对应温度下该反应的平衡常数
【解析】A． CO的平衡转化率随温度的升高而减小，故正反应为放热反应，A项错误;B．M点容器内反应物浓度比L点容器内反应物浓度大，且M点对应的反应温度更高，反应速率更快，即，B项错误；C．相同温度下，增大压强，CO的平衡转化率增大，故曲线①表示容器Ⅱ的转化过程，C项正确；D．N点对应温度下反应的平衡常数与M点相同，，D项错误；故选：C。
【答案】C
考向4 考查化学平衡曲线外的非平衡点分析
例4.（2023·北京海淀·101中学校考三模）CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1
反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H2
恒压，投入1 ml CO2和适当过量的H2，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中：
CH3OCH3的选择性=×100%
下列说法中不正确的是
A．△H1＞0，△H2＜0
B．温度高于300℃，反应Ⅰ正移程度超过反应Ⅱ逆移程度
C．220℃时，反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%(即图中A点)。此时反应Ⅰ和Ⅱ均未达到平衡状态
D．若平衡时CH3OCH3的选择性为48%，则体系中c(CH3OCH3)∶c(CO)=48∶52
【解析】A．根据图像分析可知：反应达到平衡状态后，升高温度，CH3OCH3(g)的选择性减小，CO2(g)转化率增大，说明升温反应Ⅰ正向进行，反应为吸热反应，△H1＞0，反应Ⅱ逆向进行，正反应为放热反应，△H2＜0，A正确；B．温度高于300℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是：反应Ⅰ的△H1＞0，反应Ⅱ的△H2＜0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度，B正确；C．2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H2＜0，CH3OCH3的选择性=，化学平衡正向进行，二甲醚物质的量增大，二氧化碳物质的量减小，二甲醚选择性增大，A点对于反应Ⅱ是未达到平衡，反应Ⅰ是吸热反应，随着温度升高，平衡正向进行，二氧化碳转化率增大，则A点对于反应Ⅰ也未达到平衡状态，C正确；D．CH3OCH3的选择性=分析，设生成CH3OCH3物质的量为x ml，生成CO物质的量为y ml，反应的二氧化碳为(2x+y) ml，得到=48%，，则体系中c(CH3OCH3)∶c(CO)=6∶13，D错误；故合理选项是D。
【答案】D
【变式训练】（2023·辽宁沈阳·统考三模）汽车尾气中NO产生的反应为：，一定条件下，等物质的量的(g)和(g)在恒容密闭容器中反应，如图曲线a表示该反应在温度T下浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时浓度随时间的变化。下列说法中正确的是
A．温度T下，混合气体的密度不变，说明反应达平衡
B．温度T下，该反应的平衡常数
C．曲线a对应条件下，
D．曲线b对应的条件改变一定是升高温度
【解析】A．该反应是气体分子数不变得反应，反应前后气体的密度不变，不能作为平衡判断标志，故A错误；B．温度T下，平衡时N2、O2、NO的浓度分别为：c1、c1、2(c0-c1)，该反应的平衡常数，故B正确；C．曲线a对应条件下，d点没有平衡，正向进行，，故C错误；D．曲线b反应速率加快，平衡时N2浓度减小，若改变的条件升高温度，故D错误；故答案为B。
【答案】B
考点三 图像类分析方法
知识点1 速率图像分析方法
1.识图
这类图像定性地揭示了反应过程中 v（正）、v（逆）随时间（含条件改变对化学反应速率的影响）而变化的规律，体现了平衡的“逆、动、等、定、变、同”的基本特征，以及平衡移动的方向。分析这类图像的重点及易错点是图像中演变出来的相关面积，曲线下方阴影部分的面积大小就表示在该时间段内某物质的浓度的变化量。另外，由v-t图可知，在一般情况下，同一个反应有先快后慢的特点，生成等量产物（或消耗等量反应物），所需的时间逐渐变长。
2.常见v-t图像分析方法
(1)看图像中正、逆反应速率的变化趋势,看二者是同等程度的变化,还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂角度考虑;若是不同程度的变化,可从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。
(2)对于反应速率变化程度不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间,正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律,加以筛选、验证、排除。
(3)改变条件判断v(正)、v(逆)的相对大小时,可以从平衡移动方向讨论,若平衡正移,v(正)>v(逆),若平衡逆移,v(正)知识点2 平衡图像分析方法
1.思维建模
2.解题步骤
第一步：看特点。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：识图像。即识别图像类型，一看“面”（理清横坐标、纵坐标表示的含义）；二看“线”（分析曲线的走向和变化趋势，它与横坐标、纵坐标的关系）；三看 “点”（重点分析特殊点——起点、拐点、交点、终点的含义）；四看是否要作辅助线（如等温线、等压线等），五看定量图像中有关量的多少问题。
第三步：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。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。
第四步：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。
3.解题技巧
①先拐先平：在含量—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线表示的温度较高或压强较大。
②定一议二：在含量—T/p曲线中，图像中有三个变量，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系(因平衡移动原理只适用于“单因素”的改变)。即确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后(通常可画一垂线)，讨论横坐标与曲线的关系。
③三步分析法：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。
4.易错点拨
（1）“先拐先平”与速率快慢的误区：在反应速率与化学平衡图像中，我们容易错误认为曲线先出现拐点，则反应速率一定快，由此得出反应温度或压强、浓度一定大等错误观点。正确的分析应该是先出现拐点，先平衡，即常说的“先拐先平”，但比较反应速率快慢时，应该依据曲线斜率的大小，斜率大，反应速率快，如下面图像，尽管曲线b先平衡，但其反应速率小于曲线a对应的速率。
（2）未达到平衡的曲线误认为是平衡时的曲线。如根据下面图像判断某反应正反应为放热反应还是吸热反应时，从—a—b阶段，误认为升高温度，生成物浓度增大，反应向正反应方向进行，所以该正反应为吸热反应。该错误结论的得出原因在于—a—b阶段时，该反应并没有达到平衡状态，b点为平衡时状态，通过b—c阶段可以得出，在平衡状态下，若升高温度，生成物浓度减少，平衡逆向移动，所以该反应的正反应为放热反应。
（3）图像中涉及定量问题时，应该注意相关“量”与反应原理的对应关系。如合成氨中，若H2 、 N2的浓度按照3:1置入反应装置中，尽管H2 、 N2的浓度不断减少，根据反应原理，二者减少量应该满足3:1的关系，显然下面图像中曲线的变化是错误的结论。
考向1 考查化学反应速率图像分析
例1.（2023·广东·校联考模拟预测）某温度下，向V L恒容密闭容器中通入4 ml X(g)，发生反应：①2X(g)=Y(g)+4Z(g)，②。反应体系中X、Y、Z的物质的量随时间t的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A．25 min时，气体X反应完全
B．0~10 min内，气体X的平均反应速率为
C．25 min时，向该体系中仅通入1 ml 后，反应②的平衡不发生移动(保持其他条件不变)
D．该温度下，反应②的平衡常数 L⋅ml
【解析】A．由题干图像可知，25 min时，生成了2mlY，根据反应方程①可知，消耗4mlX，则气体X反应完全，A正确；B．由题干图像可知，0~10 min内生成了1.6mlY，则消耗3.2mlX，故气体X的平均反应速率为=，B正确；C．由A项分析可知，反应①不可逆反应，故25 min时反应①进行完全，恒温恒容下向该体系中仅通入1 ml Y(g)后，反应②的平衡不发生移动(保持其他条件不变)，C正确；D．由题干图像信息可知，25min时生成了2mlY，同时反应①生成了8mlZ，而Z的物质的量实际上最终为1.6ml，说明反应②消耗了6.4ml，生成了3.2mlM，该温度下，反应②的平衡常数 L⋅ml，D错误；故答案为：D。
【答案】D
【变式训练】（2023·广东惠州·统考一模）在体积为1 L的恒容密闭容器中充入1 ml CO2和3 ml H2，一定条件下反应： 。测得CO2和H2的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是
A．平衡时的转化率为75%
B．平衡后充入惰性气体，平衡向正向移动
C．该条件下，第9 min时大于第3 min时
D．混合气体的密度不随时间的变化而变化，则说明上述反应达到平衡状态
【解析】A．利用初始和平衡浓度可得平衡时的转化率为75%，A正确；B．恒容容器充入惰性气体，与反应有关的各物质浓度不变，平衡不移动，B错误；C．平衡之前始终有<，故该条件下，第9 min时小于第3 min时，C错误；D．根据质量守恒定律，气体总质量不变，又该容器为恒容容器，故混合气体的密度始终不变，无法通过混合气体密度判断反应是否达到平衡状态，D错误；故选A。
【答案】A
考向2 考查化学平衡综合图像分析
例2.（2023·广东江门·统考一模）一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)+CO2(g)⇌2CO(g)，平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：
已知：气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。下列说法错误的是
A．该反应△H>0
B．550℃时，充入惰性气体将使v正>v逆
C．650℃时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0%
D．925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0pa
【解析】A．随着温度的升高，CO2的体积分数降低，即升温该平衡正向移动，所以该反应为吸热反应，△H>0，A项正确；B．恒压充入惰性气体，容器容积变大，平衡向气体增大的方向移动，即平衡正向移动，v正>v逆，B项正确；C．设CO2为1ml，该条件下转化率为x，根据已知信息建立三段式，650℃时CO2和CO的体积分数分别为60%和40%，即得到x=0.25，则转化率为25%，C项正确；D．925℃时，CO的体积分数为96%，故=23.04p总，D项错误；故选D。
【答案】D
【变式训练】（2023·上海·模拟预测）体积均为2.0L的恒容密闭容器甲、乙、丙中，发生反应：CO2(g)+C(s) 2CO(g)，起始投料量如表，在不同温度下CO平衡浓度随温度变化如下图。下列说法正确的是
A．曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的容器分别是乙、甲、丙
B．a、b、c三点所处状态的压强大小关系：pc>pb>pa
C．1100K时，平衡时容器中混合气体的平均分子量大小关系：甲>乙>丙
D．1000K时，若起始向容器乙中加入CO、CO2、C各1ml，则v(正)>v(逆)
【解析】A．CO2(g)+C(s) 2CO(g)反应中，C为固体，不影响平衡移动，CO的化学计量数大于CO2的化学计量数，且反应发生在恒容密闭容器中，所以增大CO2的物质的量，则平衡左移。甲容器中n(CO2)初始为0.2ml，若全部转化为CO，则c(CO)=0.2ml/L，所以曲线Ⅰ对应的容器不是甲；若曲线Ⅲ对应的容器为甲，则在1100℃时，乙容器中的c(CO)应小于0.08ml/L，不符合图示。综上分析，曲线Ⅱ对应的容器是甲，故曲线Ⅰ对应的容器是乙，曲线Ⅲ对应的容器是丙，A项正确；B．该反应生成物中气体的化学计量数大于反应物中气体的化学计量数。b、c两点为同一容器的不同状态，b点的c(CO)更大，该状态下气体的总物质的量大于c点状态，故pb>pc；a点为容器乙状态，该状态下气体的总物质的量大于b点，故pa>pb，所以a、b、c三点所处状态的压强大小关系：pa>pb>pc，B项错误；C．CO2的分子量大于CO，所以CO2的转化率越高则混合气体的平均分子量大小越小。相同温度下，容器中转化率丙>甲>乙，故平衡时容器中混合气体的平均分子量大小关系：乙>甲>丙，C项错误；D．1000K时，若起始向容器乙中加入CO、CO2、C各1ml，则，而1000K时，根据图示可知反应CO2(g)+C(s) 2CO(g)的平衡常数K<0.5，Q>K，则起始向容器乙中加入CO、CO2、C各1ml，反应v(正)【答案】A
1．（2023·浙江·统考高考真题）一定条件下，苯基丙炔()可与发生催化加成，反应如下：

反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知：反应I、Ⅲ为放热反应)，下列说法不正确的是
A．反应焓变：反应I>反应Ⅱ
B．反应活化能：反应I<反应Ⅱ
C．增加浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物I的比例
D．选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ
【答案】C
【解析】A．反应I、Ⅲ为放热反应，相同物质的量的反应物，反应I放出的热量小于反应Ⅱ放出的热量，反应放出的热量越多，其焓变越小，因此反应焓变：反应I>反应Ⅱ，故A正确；B．短时间里反应I得到的产物比反应Ⅱ得到的产物多，说明反应I的速率比反应Ⅱ的速率快，速率越快，其活化能越小，则反应活化能：反应I<反应Ⅱ，故B正确；C．增加浓度，平衡正向移动，但平衡时产物Ⅱ和产物I的比例可能降低，故C错误；D．根据图中信息，选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ，故D正确。综上所述，答案为C。
2．（2022·浙江·统考高考真题）在恒温恒容条件下，发生反应A(s)+2B(g)3X(g)，c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是
A．从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率
B．从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率
C．在不同时刻都存在关系：2v(B)=3v(X)
D．维持温度、容积、反应物起始的量不变，向反应体系中加入催化剂，c(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示
【答案】C
【解析】A．图象中可以得到单位时间内的浓度变化，反应速率是单位时间内物质的浓度变化计算得到，从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率，选项A正确；B．b点处的切线的斜率是此时刻物质浓度除以此时刻时间，为反应物B的瞬时速率，选项B正确；C．化学反应速率之比等于化学方程式计量数之比分析，3v(B)=2v(X)，选项C不正确；D．维持温度、容积不变，向反应体系中加入催化剂，平衡不移动，反应速率增大，达到新的平衡状态，平衡状态与原来的平衡状态相同，选项D正确；答案选C。
3．（2022·江苏·高考真题）乙醇-水催化重整可获得。其主要反应为，，在、时，若仅考虑上述反应，平衡时和CO的选择性及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，加入或选用高效催化剂，均能提高平衡时产率
【答案】B
【分析】根据已知反应①，反应②，且反应①的热效应更大，温度升高的时候对反应①影响更大一些，根据选择性的含义，升温时CO选择性增大，同时CO2的选择性减小，所以图中③代表CO的选择性，①代表CO2的选择性，②代表H2的产率。
【解析】A．由分析可知②代表H2的产率，故A错误；B．由分析可知升高温度，平衡时CO的选择性增大，故B正确；C．一定温度下，增大，可以认为开始时水蒸气物质的量不变，增大乙醇物质的量，乙醇的平衡转化率降低，故C错误；D．加入或者选用高效催化剂，不会影响平衡时产率，故D错误；故选B。
4．（2022·广东·高考真题）恒容密闭容器中，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
B．a为随温度的变化曲线
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，H2的平衡转化率增大
【答案】C
【解析】A．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．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．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．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。考点要求
考题统计
考情分析
速率图像
2023山东卷14题，4分
2022河北卷13题，3分
2021辽宁卷12题，3分
分析近三年的高考试题，高考命题在本讲有以下规律：
化学反应速率和化学平衡图像分析类试题经常涉及的图像类型有含量—时间—温度(压强)图像、恒温、恒压曲线等，图像中蕴含着丰富的信息，具有简明、直观、形象的特点，命题形式灵活，难度不大，解题的关键是根据反应特点，明确反应条件，认真分析图像，充分挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决问题。图像作为一种思维方法在解题过程中也有着重要作用，可以将一些较为抽象的知识，转化为图像，然后进行解决。注意掌握从图像中获取有效信息，解答与化学反应速率和化学平衡有关的问题，如反应速率、反应转化率、产率，提高转化率的措施等；从图表或图像中获取信息，计算转化率、平衡常数等。
平衡图像
2023湖南卷13题，4分
2022广东卷13题，4分
2021江苏卷14题，3分
图像
分析
结论
t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动
t1时其他条件不变，增大反应物的浓度
t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动
t1时其他条件不变，减小反应物的浓度
t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动
t1时其他条件不变，增大生成物的浓度
t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动
t1时其他条件不变，减小生成物的浓度
图像
t1时刻所改变的条件
温度
升高
降低
升高
降低
适合正反应为放热的反应
适合正反应为吸热的反应
压强
增大
减小
增大
减小
适合正反应为气体物质的量增大的反应
适合正反应为气体物质的量减小的反应
图像
分析
结论
t1时v′正、v′逆均突然增大且v′正＝v′逆，平衡不移动
t1时其他条件不变使用催化剂
t1时其他条件不变增大反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化)
t1时v′正、v′逆均突然减小且v′正＝v′逆，平衡不移动
t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化)
容器
n(CO2)/ml
n(C)/ml
n(CO)/ml
甲
0.2
0.6
0
乙
0.4
0.8
0
丙
X<0.6
1
0