1、1化学反应速率与化学平衡图像题型介绍：化学反应速率与化学平衡图像是高考常考题型，一般考查速率（浓度）时间图像、含量(转化率)时间温度(压强)图像、恒温线(或恒压线)图像等。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。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，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。高考选题：【2018 新课标 3 卷】三氯氢硅（SiHCl 3）是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：（1）SiHCl 3在常温常压下为易挥发的无色
2、透明液体，遇潮气时发烟生成(HSiO) 2O 等，写出该反应的化学方程式_。（2）SiHCl 3在催化剂作用下发生反应：2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g) H 1=48 kJmol13SiH2Cl2(g) SiH4(g)+2SiHCl3 (g) H 2=30 kJmol1则反应 4SiHCl3(g) SiH4(g)+ 3SiCl4(g)的 H=_ kJmol 1。（3）对于反应 2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在 323 K 和 343 K 时 SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。343 K
3、 时反应的平衡转化率 =_%。平衡常数 K343 K=_（保留 2 位小数） 。在 343 K 下：要提高 SiHCl3转化率，可采取的措施是_；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有_、_。比较 a、b 处反应速率大小： a_ b（填“大于” “小于”或“等于” ） 。反应速率 = 正2 逆 = ，k 正 、k 逆 分别为正、逆向反应速率常数，x 为物质的量分数，计算 a 处 =_（保留 1 位小数） 。【答案】 2SiHCl3+3H2O (HSiO)2O+6HCl 114 22 0.02 及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强（浓度） 大于 1.3【解析】分析：本题考查的是化学反应原理
4、的综合应用，主要包括反应与能量以及化学反应速率、平衡的相关内容。只需要根据题目要求，利用平衡速率的方法进行计算即可。详解：（1）根据题目表述，三氯氢硅和水蒸气反应得到(HSiO) 2O，方程式为：2SiHCl3+3H2O=(HSiO)2O+6HCl。（2）将第一个方程式扩大 3 倍，再与第二个方程式相加就可以得到第三个反应的焓变，所以焓变为483+(30)=114kJmol -1。（3）由图示，温度越高反应越快，达到平衡用得时间就越少，所以曲线 a 代表 343K 的反应。从图中读出，平衡以后反应转化率为 22%。设初始加入的三氯氢硅的浓度为 1mol/L，得到：2SiHCl3 SiH2Cl2
5、 + SiCl4起始： 1 0 0反应： 0.22 0.11 0.11 （转化率为 22%）平衡： 0.78 0.11 0.11所以平衡常数 K=0.1120.782=0.02。温度不变，提高三氯氢硅转化率的方法可以是将产物从体系分离（两边物质的量相等，压强不影响平衡） 。缩短达到平衡的时间，就是加快反应速率，所以可以采取的措施是增大压强（增大反应物浓度） 、加入更高效的催化剂（改进催化剂） 。a、b 两点的转化率相等，可以认为各物质的浓度对应相等，而 a 点的温度更高，所以速率更快，即VaV b。根据题目表述得到 ， ，当反应达平衡时， ，所以 ，实际就是平衡常数 K 值，所以 0.02。a
6、 点时，转化率为 20%，所以计算出：2SiHCl3 SiH2Cl2 + SiCl43起始： 1 0 0反应： 0.2 0.1 0.1 （转化率为 20%）平衡： 0.8 0.1 0.1所以 =0.8； = =0.1；所以点睛：题目的最后一问的计算过程比较繁琐，实际题目希望学生能理解化学反应的平衡常数应该等于正逆反应的速率常数的比值。要考虑到速率常数也是常数，应该与温度相关，所以不能利用 b 点数据进行计算或判断。解题技巧：1、化 学平衡图象的解题步骤解图象题三步曲：“一看” 、 “二想” 、 “三判断”（1） “一看”看图象看面：弄清纵、横坐标的含义。看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平
7、。看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。看量的变化：弄清是浓度变化、温度变化还是转化率的变化。看要不要作辅助线：如等温线、等压线等。（2） “二想“想规律看完线后联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。（3） “三判断“通过对比分析，作出正确判断。 。2、突破化学反应速率、化学平衡图像题的“三种”手段（1）从“断点”着手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，即出现“断点” 。根据“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。（2）从“拐点”入手4同一可逆反
8、应，若反应条件不同，达到平衡所用的时间也可能不同，反映到图像出现“拐点”的时间也就有差异。根据外界条件对化学反应速率的影响，即可判断出温度的高低、压强或浓度的大小及是否使用催化剂。（3）从曲线的变化趋势着手对于速率温度(或压强)图像，由于随着温度逐渐升高或压强逐渐增大，反应速率会逐渐增大，因此图像上出现的是平滑的递增曲线。根据温度或压强对化学反应速率的影响，可以判断速率曲线的变化趋势。需要注意的是：温度或压强的改变对正、逆反应速率的影响是一致的，即要增大都增大，要减小都减小，反映到图像上，就是 v(正)、 v(逆)两条曲线的走势大致相同；分析外界条件对反应速率的影响时，只能分析达到平衡之后化学
9、反应速率的变化情况。高频考点一：浓度（速率）时间图像【典例】 【备战 2019 年高考一遍过考点 11】已知图一表示的是可逆反应 CO2(g)H 2(g) CO(g)H 2O(g) H0 的化学反应速率( v)与时间( t)的关系，图二表示的是可逆反应 2NO2(g) N2O4(g) H v(逆)，可知化学平衡正向移动，因此外界条件的改变可能是升高了温度，选项 A 正确，B 错误；图二中纵坐标为浓度， t1瞬间，曲线是断开的，5因此外界条件的改变不可能是温度的变化。由于此刻 NO2和 N2O4的浓度均增大，显然改变的条件是给体系增压。压强增大，平衡向正反应方向移动，N 2O4的体积分数增加，因
10、此混合气体的平均相对分子质量应增大，选项 C 和 D 均错。故选 A。【 名师揭秘】这种图像的折点表示达到平衡的时间，曲线的斜率反映了反应速率的大小，可以确定 T(p)的高低(大小)，水平线高低对应平衡移动方向。高频考点三：恒温线(或恒压线)图像【典例】 【山东省日照市 2019 届高三上学期期中】已知：。向体积可变的密闭容器中充入一定量的 CH4(g)和 O2(g)发生反应，CH 4(g)的平衡转化率与温度(T)和压强(p)的关系如下图所示(已知 T1T2)。下列说法正确的是 （ ）A该反应的H0BM、N 两点的 H2的物质的量浓度：c(M)c(N)C温度不变时，增大压强可由 N 点到 P
11、点DN、P 两点的平衡常数：K(N)T2，升高温度，CH 4的平衡转化率降低，平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反，正反应为放热反应，故Hc(N)，故 B 正确；C. 两条线的温度不同，增大压强不能从 N 点到 P 点，故 C 错误；D. 平衡常数只和温度有关， T 1T2，升高温度，平衡向逆反应方向移动，所以平衡常数变小，故 K(N)K(P)，故 D 错误；故选 B。【 名师揭秘】有关化学平衡的图像试题涉及知识面广,灵活性大。题目大多注重对知识综合应用能力和分析判断能力的考查,是考查学生能力的常见题型。考查的图像主要有三类：第一类是化学平衡建立过程中有关量随时间的变化图像；第二类是平衡移动原
12、理的应用或它的逆向思维图像；第三类是反应物或生成物物质的量 (或浓度或质量分数)与时间关系的图像，此类图像既要考虑反应速率的大小，又6要考虑化学平衡移动，反应物的转化。1 【2017 江苏卷】H 2O2分解速率受多种因素影响。实验测得 70时不同条件下 H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 （ ）A图甲表明，其他条件相同时，H 2O2浓度越小，其分解速率越快B图乙表明，其他条件相同时，溶液 pH 越小，H 2O2分解速率越快C图丙表明，少量 Mn 2+存在时，溶液碱性越强，H 2O2分解速率越快D图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn 2+对 H2O2分解速率的影响大【答案】D【解析】
13、A由甲图可知，双氧水浓度越大，分解越快，A 错误；B由图乙可知，溶液的碱性越强即 pH 越大，双氧水分解越快，B 错误；C由图丙可知，有一定浓度 Mn2+存在时，并不是碱性越强 H2O2分解速率越快，C 错误；由图丙可知，碱性溶液中，Mn 2+对双氧水分解有影响，图丁说明 Mn2+浓度越大，双氧水分解越快，图丙和图丁均能表明碱性溶液中，Mn 2+对 H2O2分解速率的影响大，D 正确。【名师点睛】本题以双氧水分解的浓度 时间曲线图像为载体，考查学生分析图像、搜集信息及信息处理能力，会运用控制变量法分析影响化学反应速率的因素，并能排除图中的干扰信息，得出正确的结论。2 【2016 年高考四川卷】
14、一定条件下，CH 4与 H2O(g)发生反应：CH 4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)，设起始24)(nHOC=Z，在恒压下，平衡时 (CH4)的体积分数与 Z 和 T（温度）的关系如图所示。下列说法正7确的是 （ ）A该反应的焓变H0B图中 Z 的大小为 a3bC图中 X 点对应的平衡混合物中 24)(nHOC=3D温度不变时，图中 X 点对应的平衡在加压后 (CH4)减小【答案】A【解析】试题分析：A、从图分析，随着温度升高甲烷的体积分数逐渐减小，说明升温平衡正向移动，则正反应为吸热反应，故正确；B、 24)(nHOC的比值越大，则甲烷的体积分数越小，故 av 逆 。 tm时
15、比 tn时 AsO43-浓度小，所以逆反应速率： tm 反应是气体物质的量减小的反应，温度一定时，增大压强使反应正向移动，H 2SO4 的物质的量增大，体系总物质的量减小，H 2SO4的物质的量分数增大 SO2 SO42 4H+ 0.4 I是 SO2歧化反应的催化剂，H +单独存在时不具有催化作用，但 H+可以加快歧化反应速率 反应 ii 比 i 快；D 中由反应 ii 产生的H+使反应 i 加快【解析】分析：（1）应用盖斯定律结合反应 II 分析。（2）采用“定一议二”法，根据温度相同时，压强与 H2SO4物质的量分数判断。（3）依据催化剂在反应前后质量和化学性质不变，反应 i+反应 ii
16、消去 I-得总反应。（4）用控制变量法对比分析。详解：（1）根据过程，反应 II 为 SO2催化歧化生成 H2SO4和 S，反应为 3SO2+2H2O=2H2SO4+S。应用盖斯定律，反应 I+反应 III 得，2H 2SO4（l）+S（s）=3SO 2（g）+2H 2O（g）H=H 1+H 3=（+551kJ/mol）+（-297kJ/mol）=+254kJ/mol，反应 II 的热化学方程式为3SO2（g）+2H 2O（g）=2H 2SO4（l）+S（s）H=-254kJ/mol。（2）在横坐标上任取一点，作纵坐标的平行线，可见温度相同时，p 2时 H2SO4物质的量分数大于 p1时；反应
17、 II 是气体分子数减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，H 2SO4物质的量增加，体系总物质的量减小，H 2SO4物质的量分数增大；则 p2p1。（3）反应 II 的总反应为 3SO2+2H2O=2H2SO4+S，I -可以作为水溶液中 SO2歧化反应的催化剂，催化剂在反应前后质量和化学性质不变， （总反应-反应 i） 2 得，反应 ii 的离子方程式为I2+2H2O+SO2=4H+SO42-+2I-。（4）B 是 A 的对比实验，采用控制变量法，B 比 A 多加了 0.2mol/LH2SO4，A 与 B 中 KI 浓度应相等，则 a=0.4。对比 A 与 B，加入 H+可以加快 SO2
18、歧化反应的速率；对比 B 与 C，单独 H+不能催化 SO2的歧化反应；比较 A、B、C，可得出的结论是：I 是 SO2歧化反应的催化剂，H +单独存在时不具有催化作用，但H+可以加快歧化反应速率。对比 D 和 A，D 中加入 KI 的浓度小于 A，D 中多加了 I2，反应 i 消耗 H+和 I-，反应 ii 中消耗 I2，D中“溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较 A 快” ，反应速率 DA，由此可见，反应 ii比反应 i 速率快，反应 ii 产生 H+使 c（H +）增大，从而反应 i 加快。点睛：本题以利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储为载体，考查盖斯定律的应用、化学平衡
19、18图像的分析、方程式的书写、控制变量法探究外界条件对化学反应速率的影响，考查学生灵活运用所学知识解决实际问题的能力。夯实基础：1 【吉林汪清县六中 2019 届高三第二次月考】可逆反应 2X(g)Y(s) 2Z(g)在 t1时刻达到平衡状态。当增大平衡体系压强(减小容器体积)时，下列有关正、逆反应速率( v)随时间变化的图象正确的是（ ）A BC D【答案】C【解析】此可逆反应是反应前后气体的分子数不变的反应，达到平衡状态后，增大平衡体系的压强，正、逆反速率仍相等，但由于压强增大，所以反应速率都增大；综上，本题选 C。2【山东烟台市 2019 届高三上学期期末】I 2在 KI 溶液中存在下列
20、平衡：I 2(aq)+I-(aq) I3-(aq)H。某 I2、KI 混合溶液中，I -的物质的量浓度 c(I-)与温度 T 的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法不正确的是 （ ）19A该反应HK2C若反应进行到状态 D 时，一定有 v 正 v 逆D状态 A 与状态 B 相比，状态 A 的 c(I3-)大【答案】C【解析】A.随着温度升高，I -的浓度逐渐增大，说明升高温度，化学平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则 I2(aq)+I-(aq) I3-(aq) 正反应为放热反应，HT1，升高温度，平衡逆向移动，c(I 3-)变小，所以 c(I3-)： AB，即状态 A 的 c(
21、I3-)高，D 正确；3 【黑龙江伊春市二中 2019 届高三上学期期中】如图所示，a 曲线表示一定条件下可逆反应：X(g)Y(g) 2Z(g)W(g) HH，即G0，反应不能自发进行，A 正确；B.10min 内该反应的平均速率 v(A2)=mol/(Lmin)，根据方程式可知 v(B2)=3v(A2)=0.045mol/(Lmin)，B 正确；C.11min 时，其他条件不变，压缩容器容积至 1L，由于物质的浓度增大，化学平衡正向移动，不断消耗 A2，所以 n(A2)的物质的量会进一步减少，n(A 2)变化趋势如图 2 中曲线 d 所示，C 正确；D.在温度不变时，增大某种反应物的浓度，化
22、学平衡正向移动，可以使其它反应物的转化率提高，故当T1K 2(500)，故 C 说法错误；D、a 到 c 反应向正反应方向进行，还没有达到平衡，当达到平衡时，甲醇的物质的量最多，即c、d、e 为化学平衡点，故 D 说法正确。10 【2019 届东北三省三校高三一模】羰基硫(COS)与氢气或与水在催化剂作用下的反应如下：COS(g)+H 2(g) H2S(g)+CO(g) H 1=-17kJ/mol；COS(g)+H 2O(g) H2S(g)+CO2(g) H 2=-35kJ/mol。回答下列问题：(1)两个反应在热力学上趋势均不大，其原因是：_。(2)反应 CO(g)+H2O(g) H2(g)
23、+CO2(g)的H=_。(3)羰基硫、氢气、水蒸气共混体系初始投料比不变，提高羰基硫与水蒸气反应的选择性的关键因素是_。(4)在充有催化剂的恒压密闭容器中只进行反应 设起始充入的 n(H2)：n(COS)=m，相同时间内测得 COS 转化率与 m 和温度(T)的关系如图所示：m 1_m2(填“ ”、 “ ”或“ ” 。温度高于 T0，COS 转化率减小的可能原因为：i 有副应发生；ii_；iii_。(5)在充有催化剂的恒压密闭容器中进行反应.COS(g)与 H2O(g)投料比分别为 1：3 和 1：1，反应物的总物质的量相同时，COS(g)的平衡转化率与温度的关系曲线如图所示：26M 点对应的
24、平衡常数_Q 点 填“ ”、 “ ”或“ ” ；M 点对应的平衡混合气中 COS(g)物质的量分数为_；M 点和 Q 点对应的平衡混合气体的总物质的量之比为_。【答案】两个反应均为放热较少的反应 -18kJ/mol 选择高效的催化剂 催化剂活性最低 平衡逆向进行 m2；温度高于 T0，COS 转化率减小的可能原因为：i 有副应发生；ii.催化剂活性最低；iii.平衡逆向进行；(5)在充有催化剂的恒压密闭容器中进行反应.COS(g)+H 2O(g) H2S(g)+CO2(g) H 2=-35kJ/mol，COS(g)与 H2O(g)投料比分别为 1：3 和 1：1，反应物的总物质的量相同时，CO
25、S(g)的平衡转化率与温度的关系如图，转化率大的曲线 a 为 COS(g)与 H2O(g)投料比 1：3，曲线 b 为 COS(g)与H2O(g)与投料比 1：1，正反应为放热反应，升温平衡逆向进行，化学平衡常数减小，则 M 点对应的平衡常数0，故 D 错误；正确答案：A。12 【山东博兴县一中 2019 届高三第三次月考】在容积为 的密闭容器内，物质 在 时发生反应，其反应物和生成物的物质的量随时间 的变化关系如图，下列叙述不正确的是 （ ）A若在第 7 分钟时增加 的物质的量，则表示 的物质的量变化正确的是 a 曲线B该反应的化学方程式为 ，该反应的平衡常数表达式为C已知反应的 ，则第 5
26、 分钟时图象呈现上述变化的原因可能是升高体系的温度D从反应开始到第一次达到平衡时， 物质的平均反应速率为【答案】A【解析】A.因为 D 是固体，D 的物质的量的改变不影响化学平衡，所以 A 的物质的量不变，则表示 A 的物质的量变化正确的是 b 曲线,故 A 错误；B.根据图在第一次达到平衡时 A 的物质的量增加了0.4mol，B 的物质的量增加了 0.2mol，所以 A、B 为生成物，D 的物质的量减少了 0.4mol，所以 D 为反应物，D、A、B 的变化量之比为 0.4:0.4:0.2=2:2:1，反应中各物质计量数之比等于各物质的物质的量的变化量之比，化学方程式为:2D(s) 2A(g
27、) B(g)，该反应的平衡常数表达式:K=c2(A)c(B)，故 B 正确；C.第 5 分钟时 A、B 的物质的量在原来的基础上增加，而 D 的物质的量在原来的基础上减小，说明平衡正向移动，因为反应的H0，所以此时是升高温度，故 C 正确；D.根据 v= 计算 A 物质表示的平均反应速率为 mol/(Lmin)0.0667mol/(Lmin)，故 D 正确；本题答案为 A。13 【山东师大附中 2019 届高三第四次模拟】工业上以 CO 和 H2为原料合成甲醇的反应：CO(g)+2H 2(g)CH3OH(g) H0，在容积为 1 L 的恒容容器中，分别在 T1、T 2、T 3三种温度下合成甲醇
28、。如图是29上述三种温度下不同 H2和 CO 的起始组成比(起始时 CO 的物质的量均为 1mol)与 CO 平衡转化率的关系。下列说法不正确的是 （ ）AH 2转化率：abcB上述三种温度之间关系为 T1T 2T 3Ca 点状态下再通入 0.5 mol CO 和 0.5 molCH3OH，平衡不移动Dc 点状态下再通入 1 molCO 和 4 mol H2，新平衡中 H2的体积分数减小【答案】B【解析】A.由图可知，当 n(H2)/n(CO)=1.5 时，CO 的转化率 a b 且大于 T3下对应 CO 的转化率，当在温度为 T3时，随着 n(H2)/n(CO)增大，CO 的妆化率增大，H
29、2的转化率减小，所以有 abc，故 A 正确；B.根据 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H0，因为是放热反应，温度升高 CO 的转化率减小，由图可以看出，当 n(H2)/n(CO)相等时，T 3 T2 T1，故 B 错误；C.a 点时，CO 的转化率为 50 ，起始时 CO 的物质的量为 1mol，H 2的物质的量为 1.5mol，由此计算平衡常数为 4，通过计算再通入 0.5 mol CO 和0.5 molCH3OH，的浓度商 Qc=4,所以平衡不移动，故 C 正确；D. c 点状态下再通入 1 molCO 和 4 mol H2，在等温等容的条件下，投料比不变，相当于加压，平衡向
30、正反应方向移动，新平衡 H2的体积分数减小，故 D 正确；本题答案为 B。14 【福建泉港区一中 2019 届高三第二次月考】 T 时，在 2 L 密闭容器中使 X(g)与 Y(g)发生反应生成Z(g)。反应过程中 X、Y、Z 的物质的量的变化如图 1 所示；若保持其他条件不变，温度分别为 T1和 T2时，Z 的百分含量与时间的关系如图 2 所示。则下列结论正确的是 （ ）30A容器中发生的反应可表示为 3X(g)Y(g) =2Z(g)B反应进行的前 3 min 内，用 X 表示的反应速率 v(X)0.2 molL 1 min1C若改变反应条件，使反应进程如图 3 所示，则改变的条件是增大压强
31、D保持其他条件不变，升高温度，反应的化学平衡常数 K 减小【答案】D【解析】A由图 1 知，X 的物质的量减少量为（2.0-1.4）mol=0.6mol，Y 的物质的量减少量为（1.6-1.4）mol=0.2mol，X、Y 为反应物；Z 的物质的量增加量为（0.8-0.4）mol=0.4mol，Z 为生成物，同一化学反应同一时间段内，反应物减少的物质的量和生成物增加的物质的量之比等于其计量数之比，所以 X、Y、Z 的计量数之比=0.6mol：0.2mol：0.4mol=3：1：2，该反应为可逆反应，所以反应可表示为：3X（g）+Y（g）2Z（g） ，故 A 错误；Bv(X)= = = =0.1
32、mol/（L min） ，故 B错误；C图 3 与图 1 比较，图 3 到达平衡所用的时间较短，说明反应速率增大，但平衡状态没有发生改变，应是加入催化剂所致，故 C 错误；D由图 2 知， “先拐平数值大” ，所以 T 2 T 1 ，升高温度 Z 的百分含量减少，平衡向逆反应方向移动，即生成物的浓度减小反应物的浓度增大，所以平衡常数减小，故 D 正确。故答案选 D。15 【广西柳州市 2019 届高三 1 月模拟】某研究小组向某 2L 密闭容器中加入一定量的固体 A 和气体 B，发生反应 A(s)+2B(g) D(g)+E(g)；H=Q kJmol 1 。（1）对于该反应，用各物质的反应速率与时间的关系曲线表示如下，示意图中的_(填序号)正确。（2）若该密闭容器绝热，实验测得 B 的转化率随温度变化如右图所示。由图可知，Q_0(填“大于”或“小于)，c 点 v 正 _v 逆 (填“大于” 、 “小于”或“等于”)。
