第50讲 常考化学反应速率和化学
平衡图像的分析
学会分析与化学反应速率和化学平衡相关的图像，能解答化学反应原理的相关问题。
复习目标
内容索引
类型一 速率－时间图像
类型二 反应进程折线图
类型三 恒压(或恒温)线
真题演练 明确考向
课时精练
类型四 投料比—转化率相关图像
速率－时间图像
><
图像
t1时刻
所改变
的条件
升高 降低 升高 降低
正反应为放热反应 正反应为吸热反应
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
必备知识归纳归纳整合整合
1.常见含“断点”的速率—时间图像
图像 分析 结论
t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正
＞v′逆，平衡向正反应方向某著名企业
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，平衡向逆反应方向某著名企业
t1时其他条件不变，减
小反应物的浓度
2.“渐变”类速率—时间图像
t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆
＞v′正，平衡向逆反应方向某著名企业
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，平衡向正反应方向某著名企业
t1时其他条件不变，减
小生成物的浓度
关键能力专项专项突破突破
回答下列问题：
(1)处于平衡状态的时间段是________(填字母，下同)。
～t1 ～t2
～t3 ～t4
～t5 ～t6
ACDF
根据图示可知，t0～t1、t2～t3、t3～t4、t5～t6时间段内，v正、v逆相等，反应处
于平衡状态。
(2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。
A.增大压强 B.减小压强
C.升高 D.降低
E.加催化剂 F.充入氮气
t1时刻_____；t3时刻_____；t4时刻_____。C E B
t1时，v正、v逆同时增大，且v逆增大的更快，平衡向逆反应方向某著名企业，所
以t1时改变的条件是升温；t3时，v正、v逆同时增大且增大程度相同，平衡不某
著名企业，所以t3时改变的条件是加催化剂；t4时，v正、v逆同时减小，且v正减
小的更快，平衡向逆反应方向某著名企业，所以t4时改变的条件是减小压强。
(3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量
最高的是______。
～t1 ～t3
～t4 ～t6
A
根据图示知，t1～t2、t4～t5时间段内平衡均向逆反应方向某著名企业，则NH3的
含量均比t0～t1时间段内的低，所以t0～t1时间段内NH3的百分含量最高。
(4)如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中
画出反应速率的变化曲线。
答案
t6时刻分离出部分NH3，v逆立刻减小，而v正逐
渐减小，在t7时刻二者相等，反应重新达到平
衡，据此可画出反应速率的变化曲线。
A.维持、反应体系容积不变，t1时充入SO3(g)
B.维持、压强不变，t1时充入SO3(g)
C.维持反应体系容积不变，t1时升高反应体系
D.维持、反应体系容积不变，t1时充入一定量Ar
√
维持、反应体系容积不变，t1时充入SO3(g)，此时逆
反应速率增大，正反应速率不变，故A错误；
维持、压强不变，t1时充入SO3(g)，此时逆反应速率
增大，而且反应体系容积增大导致正反应速率减小，故B
正确；
维持反应体系容积不变，t1时升高反应体系，正、逆反应速率都增大，故C错误；
维持、反应体系容积不变，t1时充入一定量Ar，反应物和生成物浓度都不变，
正、逆反应速率都不变，故D错误。
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反应进程折线图
><
此类图像一般纵坐标表示物质的量、浓度、百分含量、转化率，横坐标表示反应时
间。解题的关键是找转折点。
(1)转折点之前，用外因对速率的影响分析问题，用“先拐先平，数值大”的规律判
断不同曲线表示压强的大小。
(2)转折点之后是平衡状态或平衡某著名企业，解题时要抓住量的变化，找出平衡某
著名企业的方向，利用化学平衡某著名企业原理推理分析。
必备知识归纳归纳整合整合
(1)T1_____T2，正反应为______反应。
(2) p1____p2，正反应为气体体积______的反应。
< 放热
< 增大
(3)图中____使用催化剂或者增大压强，此时m＋n____p＋q。a ＝
答案
根据反应N2O4(g) 2NO2(g)，NO2的改变
量是N2O4的两倍，从N2O4的曲线可知其
达到平衡时减少了 mol·L－1，则NO2
从0升高到平衡时的 mol·L－1，即可画
出曲线；由题给ΔH>0可知，该反应正向
吸热，保持其他条件不变，随着升高，该
反应平衡正向某著名企业，且反应速率增
大，达到平衡的时间缩短，即可画出曲线。
关键能力专项专项突破突破
＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放热反应
＞T2，p 1＜p2，m＋n＞p，吸热反应
＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放热反应
＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应√
由图可知，压强一定时，T1先达到平衡，故：T1＞T2，
升高，B在混合气体中的体积分数减小，说明平衡正向
某著名企业，正反应为吸热反应；定时，压强p2先达到
平衡，故压强：p1＜p2，增大压强，B在混合气体中的
体积分数增大，说明平衡逆向某著名企业，正反应为气
体体积增大的反应，则m＋n＜p。
(1)用A的浓度变化表示该反应在0～10 min内的
平均反应速率v(A)＝___________________。 mol·L－1·min－1
(2)根据图像可确定x∶y＝________。1∶2
根据图像可知，0～10 min内A的物质的量浓度减少量为 mol·L－1，C的物质
的量浓度增加量为 mol·L－1，x、y之比等于A、C的物质的量浓度变化量之
比，故x∶y＝ mol·L－1∶ mol·L－1＝1∶2。
(3)0～10 min容器内压强______(填“变大”“
不变”或“变小”)。
变大
该反应是气体分子数增大的反应，而容器容积不变，因此0～10 min容器内压
强变大。
(4)推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能
是________(填序号，下同)；第16 min引起曲
线变化的反应条件可能是______。
①减压 ②增大A的浓度 ③增大C的量
④升温 ⑤降温 ⑥加催化剂
④⑥
④
根据图像可知，10 min时改变条件后，A、C的浓度瞬时不变且随后反应速率加
快，故改变的条件可能是升入催化剂；16 min时改变条件后，A、C的浓度瞬时
不变，且随后A的浓度逐渐增大，C的浓度逐渐减小，说明平衡逆向某著名企
业，故改变的条件可能是升温。
(5)若平衡Ⅰ的平衡常数为K1，平衡Ⅱ平衡常数
为K2，则K1_____(填“>”“＝”或“<”)K2。>
升高，平衡逆向某著名企业，平衡常数减小，则K1>K2。
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恒压(或恒温)线
><
图像
结论 a＋b____c＋d，ΔH____0 a＋b____c＋d，ΔH____0
必备知识归纳归纳整合整合
此类图像的纵坐标为某物质的平衡浓度或转化率，横坐标为压强，解答此类问题，
要关注曲线的变化趋势，有多个变量时，注意控制变量，即“定一议二”。
> > > >
1.如图是压强对反应X＋Y 2Z影响的示意图。图中横坐标表示，纵坐标表示平衡
时混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是
A.上述可逆反应的正反应为放热反应
、Y、Z均为气态
和Y中最多只有一种为气态，Z为气态
D.上述反应的逆反应的ΔH＞0
关键能力专项专项突破突破
√
由图像可知，随高Z的体积分数增大，正反应
为吸热反应，逆反应为放热反应，故A、D错误；
相同，压强越大，Z的体积分数越小，说明增
大压强平衡左移，则Z为气态，X、Y中最多只有一种
气态物质，故B错误、C正确。
、C两点的化学平衡常数：KA>KC
、C两点气体的颜色：A深，C浅
C.由状态B到状态A，可以用加热的方法
、C两点气体的平均相对分子质量：A>C
√
A、C两点对应的同，平衡常数只受影响，
KA＝KC，A错误；
A点到C点，压强增大，NO2(g)的浓度增大，虽然平衡
逆向某著名企业，最终二氧化氮的浓度比原浓度大，即C点气
体颜色比A点深，B错误；
A点到B点，NO2的体积分数减小，说明相同压强下，T2到T1，平衡逆向某著名
企业，T2>T1，即由状态B到状态A，可以用加热的方法，C正确；
A点到C点，压强增大，平衡逆向某著名企业，该反应的逆反应为气体相对分
子质量增大的反应，即A点气体的平均相对分子质量小于C点气体的平均相对
分子质量，D错误。
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投料比—转化率相关图像
><
(1)图中m1、m2、m3的大小顺序为___________。反应的化
学平衡常数Kp表达式为______________________(用平衡
分压代替平衡浓度表示)。
m1>m2>m3
在同下，增加二氧化硫的量，会使原料气中SO2和O2的物质的量之比m变大，m
越大，SO2的平衡转化率越小。
(2)图中A点原料气的成分：n(SO2)＝10 mol，n(O2)＝ mol
，n(N2)＝70 mol，达平衡时SO2的分压p(SO2)为________ Pa
(分压＝总压×物质的量分数)。
1 200
A点二氧化硫的平衡转化率为88%，可列三段式：
平衡/mol 10×12% －5×88% 10×88%
例2 采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn合金)，利用CO和H2制备二甲醚
(DME)。
测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。
投料比与转化率之间的关系
思维
模型
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真题演练 明确考向
真题演练
A.该反应的ΔH<0
为n(H2O)随变化曲线
C.向平衡体系中充入惰性气体，平衡不某著名企业
D.向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大
1 2 3 4
√
真题演练 1 2 3 4
从图示可以看出，平衡时升高，氢气的物质的量减
少，则平衡正向某著名企业，说明该反应的正反应是吸热反
应，即ΔH＞0，故A错误；
由A项分析知随着高平衡正向某著名企业，水蒸气的物
质的量增加，而a曲线表示的物质的物质的量几乎不随
化而变化，故B错误；
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，平衡不某著
名企业，故C正确；
BaSO4是固体，向平衡体系中加入BaSO4，不能改变其浓度，因此平衡不某著名
企业，氢气的平衡转化率不变，故D错误。
真题演练 1 2 3 4
A.ΔH>0
B.气体的总物质的量：na<nc
点平衡常数：K<12
D.反应速率：va正<vb正
√
真题演练 1 2 3 4
甲容器在绝热条件下，随着反应的进行，压强先增大后减小，刚开始压强增大
的原因是因为容器高，则说明反应放热，即ΔH＜0，故A错误；
图中a点和c点的压强相等，na＜nc，故B正确；
a点为平衡点，设Y转化的物质的量浓度为x mol·L－1，
则列出三段式如下：
真题演练 1 2 3 4
真题演练 1 2 3 4
3.(2022·江 苏 ， 13)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＝＋ kJ·mol－ 1，CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)
ΔH＝＋ kJ·mol－1，在×105 Pa、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的产率随变化如图所示。
A.图中曲线①表示平衡时H2产率随变化
B.升高，平衡时CO的选择性增大
D.一定，加入CaO(s)或选用高效催化剂，均能提高平衡时H2产率√
真题演练 1 2 3 4
根据已知反应①C2H5OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)
＋6H2(g) ΔH＝＋ kJ·mol－1，反应②CO2(g)
＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋ kJ·mol－1，
且反应①的热效应更大，故高对反应①影响
更大一些，即CO2选择性增大，同时CO的选择性减
小，根据CO的选择性的定义可知③代表CO2的选择性，①代表CO的选择性，
②代表H2的产率，A、B错误；
两种物质参加反应增大一种物质的浓度，会降低该物质的平衡转化率，C错误；
真题演练 1 2 3 4
加入CaO(s)与水反应放热，对反应①影响较大，可以
增大H2产率，或者选用对反应①影响较大的高效催
化剂，也可以增大H2产率，D正确。
真题演练 1 2 3 4
4.[2021·湖南，16(3)]氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、。
在一定，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：
某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定催化剂的条件下，将 mol NH3通入3
L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa)，各物质的分压随时间的变化曲
线如图所示。
①若保持容器体积不变，t1时反应达到平衡，
用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率
v(H2)＝______mol·L－1·min－1(用含t1的代数式表示)；
真题演练
设t1时达到平衡，转化的NH3的物质的量为2x mol，
列出三段式：
2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)
起始/mol 0 0
转化/mol 2x x 3x
平衡/mol －2x x 3x
1 2 3 4
真题演练 1 2 3 4
②t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中
能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是____(用图中a、
b、c、d表示)，理由是_______________________________
___________________________________________________
______；
③在该，反应的标准平衡常数Kθ＝_____[已知：分压＝总压×该组分物质的量
b
开始体积减半，N2分压变为原来的
2倍，随后由于加压平衡逆向某著名企业，N2分压比原来
的2倍要小
真题演练 1 2 3 4
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课时精练
课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
√
课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
交叉点：正反应速率＝逆反应速率，此点反应达到平衡状态，增大压强，平衡
正向某著名企业，则交叉点后正反应速率应大于逆反应速率，A错误；
高，平衡正向某著名企业，则在第二次达到平衡之前，正反应速率应大于逆反
应速率，B错误；
的反应速率快，达到平衡时所需时间少，即500 ℃表示的曲线应先达到平衡，且
升高衡正向某著名企业，A%减小，C错误、D正确。
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2.在恒下，某一体积可变的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g) 2C(g) ΔH＜0，t1
时达到平衡后，在t2时改变某一条件，其反应过程如图所示。下列说法正确的是
A.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，A的体积分数：Ⅰ＞Ⅱ
时改变的条件是向密闭容器中加入物质C
～t2时，v正＞v逆
D.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数：K(Ⅰ)＜K(Ⅱ)
√
课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
反应速率与其物质的量浓度成正比，Ⅰ、Ⅱ达到
平衡状态时逆反应速率相等，说明Ⅰ、Ⅱ达到平
衡状态时各物质的物质的量浓度不变，则A的体
积分数：Ⅰ＝Ⅱ，故A错误；
向密闭容器中加物质C，逆反应速率瞬间增大，
再次建立的平衡与原平衡等效，说明和原平衡相同，符合图像，故B正确；
由题中图示可知，0～t1时，逆反应速率增大，说明平衡正向某著名企业，即v正
＞v逆，t1～t2时，逆反应速率不变，说明处于平衡状态，即v正＝v逆，故C错误；
化学平衡常数只与关，Ⅰ、Ⅱ同，则其平衡常数相同，故D错误。
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3.(2022·重庆模拟)将4 mol H2和2 mol CO通入1 L的反应器中，一定条件下发生反应：
2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH，其中CO的平衡转化率随、压强的变
化关系如图所示，下列说法正确的是
A.ΔH>0
<p2
点和Y点对应的化学平衡常数K(X)<K(Y)
D.在p2和316 ℃时，若将6 mol H2和2 mol CO
通入容器中，则平衡时CO的平衡转化率大于50%
√
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由图可知，压强一定时，高，CO的平衡
转化率越低，说明升高，平衡向逆反应方
向某著名企业，则正反应为放热反应，即ΔH＜0，故A
错误；
正反应为气体体积减小的反应，定时，
增大压强，平衡向正反应方向某著名企业，CO的平衡转化率增大，故压强：p1
＞p2，故B错误；
平衡常数只与关，变，平衡常数不变，X点和Y点对应的同，则化学平衡常数
K(X)＝K(Y)，故C错误；
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在p2和316 ℃时，若将6 mol H2和2 mol CO通入容
器中，相当于在原平衡的基础上增大氢气的浓度，
平衡向正反应方向某著名企业，CO的转化率增
大，故CO的平衡转化率应大于50%，故D正确。
课时精练
A.上述生成Ni(CO)4(g)的反应为吸热反应
B.在反应进行到a点时，v正<v逆
C.降压都有利于提高Ni(CO)4的产率
D.若b点的平衡常数为2，测得该点n(CO)＝ mol，
则该点Ni(CO)4(g)的平衡浓度为2 mol·L－1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
√
课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
由题图可知，高，CO的平衡转化率越小，说明
正反应为放热反应，A项错误；
a点时未达到平衡，转化率应增大，反应正向进行，v正>
v逆，B项错误；
该反应为气体体积减小的放热反应，所以要提高产率，
使平衡正向某著名企业，应降温、加压，C项错误；
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下列推断正确的是
<3 B.ΔH>0
正>vN逆 >KN√
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由题干信息可知，投料比越大，CO2的平衡转化率
越大，故a>3，A错误；
由图示可知，升高，CO2的平衡转化率降低，
平衡逆向某著名企业，故正反应为放热反应，ΔH<0，B错误；
高，化学反应速率加快，因TM<TN，故vM正<vN逆，
C错误；
该反应是放热反应，高，平衡逆向某著名企业，平衡常数减小，M、N两点的
化学平衡常数：KM>KN，D正确。
课时精练
D.其他条件不变时，在曲线Ⅰ对应容器中加入合适
的催化剂，可使CO2的平衡转化率由P点达到S点
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
√
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由图可知，升高，二氧化碳的平衡转化率
升高，平衡正向某著名企业，正反应为吸热反应，ΔH
>0，A错误；
正反应为气体分子数增加的反应，相同，
增加二氧化碳的量，会导致二氧化碳的转化率
降低，故曲线Ⅱ表示容器乙中CO2的平衡转化率，
B错误；
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催化剂改变反应速率，不改变物质的平衡转化率，
D错误。
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催化加氢合成二甲醚是一种CO2资源化利用的方法，其过程中主要发生如下两
个反应：
在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选
择性随变化如图所示。
课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
下列说法不正确的是
B.根据图像推测ΔH1>0
C.其他条件不变时，高，CO2主要还原产物中碳元素的价态越低
D.其他条件不变时，增大体系压强可以提高A点CH3OCH3的选择性
√
课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
反应Ⅱ为放热反应，升高衡逆向某著名企业，
由图可知随着升高，二氧化碳的平衡转
化率下降速率小于二甲醚的选择性下降速率，且高于300 ℃时二氧化碳的平衡转
化率升高，说明反应Ⅰ正向进行，正反应为吸热反应，ΔH1>0，B正确；
课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
由B分析可知，其他条件不变时，高，
反应Ⅰ占据主导地位，CO2主要还原产物为
CO，CO中碳元素的价态较高，C错误；
反应Ⅰ为气体分子数不变的反应，反应Ⅱ为
气体分子数减小的反应，其他条件不变时，
增大体系压强，导致反应Ⅱ平衡正向某著名企业，可以提高A点CH3OCH3的选择
性，D正确。
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催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术，该过程发生下列反应：
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B.曲线a表示CH3OH的选择性随变化
C.图中所示270 ℃时，对应CO2的转化率为21%
D.在210～250 ℃之间，CH3OH的收率增大是由于CH3OH的选择性增大导致
√
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曲线a代表CO的选择性随变化，
B错误；
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在210～250 ℃之间，反应Ⅰ未达平衡，
CH3OH的 收 率 增 大 是 由 于 高 ， 生 成
CH3OH的反应速率增大导致，D错误。
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(1)在一定条件下，反应体系中CO2的平衡转化率α(CO2)与L
和X的关系如图所示，L和X表示压强。
①X表示的物理量是_______。
课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
②L1_____L2(填“<”或“>”)，判断理由是____________
__________________________________________________
_____________________________________。
＞ 该反应的正
反应为气体分子数减小的反应，其他条件一定时，增大
压强，平衡右移，CO2的平衡转化率升高
L表示压强，结合题图及分析，可知L1＞L2。
课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
(2)向1 L恒容密闭容器中加入 mol H2(g)、 mol
CO2(g)，控制条件(T1)使之发生上述反应，测得容器内
气体的压强随时间的变化如图所示。
①4 min时CO2的转化率为______。75%
课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
由题图可知，4 min时反应体系处于平衡状态，此时压强为，设发生反应的
CO2为x mol，列出三段式：
CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)
始/mol 0 0
转/mol x 4x x 2x
平/mol －x －4x x 2x
课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
②T1该反应的化学平衡常数为________。
课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
10.[2021·湖北，19(2)]丙烯是一种重要化工原料，可以在催化剂作用下，由丙烷直接
脱氢或氧化脱氢制备。
对于反应Ⅰ，总压恒定为100 kPa，在密闭容器中通入C3H8和N2的混合气体(N2不参与
反应)，从平衡某著名企业的角度判断，达到平衡后“通入N2”的
作用是_____________________________________________；
在T1时，C3H8的平衡转化率与通入气体中C3H8的物质
的量分数的关系如图所示，计算T1时反应Ⅰ的平衡常数Kp＝
______kPa(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数，保留一位小数)。
减小气体浓度，使平衡右移，提高C3H8(g)的转化率
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达到平衡后，通入N2，由于总压恒定为100 kPa，则容器体积增大，平衡向气体
体积增大的方向某著名企业，即向正反应方向某著名企业，C3H8(g)的转化率增
大。根据图像，C3H8的物质的量分数为时，其平衡转化率为50%。假设混合
气体为1 mol，则起始时C3H8为 mol，N2为 mol，运用三段式计算：
C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g)
起始量/mol 0 0
转化量/mol
平衡量/mol
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由于总压恒定为100 kPa，平衡时C3H8为 mol，C3H6
为 mol，H2为 mol，N2为 mol，则C3H8(g)、
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