類型一 速率－時間圖像
1．常見含“斷點”的速率—時間圖像
2.“漸變”類速率—時間圖像
1．在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，達到平衡后，只改變某一個條件時，反應(yīng)速率與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示。
回答下列問題：
(1)處于平衡狀態(tài)的時間段是____________(填字母，下同)。
A．t0～t1 B．t1～t2
C．t2～t3 D．t3～t4
E．t4～t5 F．t5～t6
(2)判斷t1、t3、t4時刻分別改變的一個條件。
A．增大壓強 B．減小壓強
C．升高溫度 D．降低溫度
E．加催化劑 F．充入氮氣
t1時刻________；t3時刻________；t4時刻______。
(3)依據(jù)(2)中的結(jié)論，下列時間段中，氨的百分含量最高的是__________。
A．t0～t1 B．t2～t3
C．t3～t4 D．t5～t6
(4)如果在t6時刻，從反應(yīng)體系中分離出部分氨，t7時刻反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，請在圖中畫出反應(yīng)速率的變化曲線。
答案 (1)ACDF (2)C E B (3)A
(4)
解析 (1)根據(jù)圖示可知，t0～t1、t2～t3、t3～t4、t5～t6時間段內(nèi)，v正、v逆相等，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。
(2)t1時，v正、v逆同時增大，且v逆增大的更快，平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以t1時改變的條件是升溫；t3時，v正、v逆同時增大且增大程度相同，平衡不移動，所以t3時改變的條件是加催化劑；t4時，v正、v逆同時減小，且v正減小的更快，平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以t4時改變的條件是減小壓強。
(3)根據(jù)圖示知，t1～t2、t4～t5時間段內(nèi)平衡均向逆反應(yīng)方向移動，則NH3的含量均比t0～t1時間段內(nèi)的低，所以t0～t1時間段內(nèi)NH3的百分含量最高。
(4)t6時刻分離出部分NH3，v逆立刻減小，而v正逐漸減小，在t7時刻二者相等，反應(yīng)重新達到平衡，據(jù)此可畫出反應(yīng)速率的變化曲線。
2. 可逆反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)在一定條件下達到平衡狀態(tài)。在t1時刻改變某一條件，化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是( )
A．維持溫度、反應(yīng)體系容積不變，t1時充入SO3(g)
B．維持溫度、壓強不變，t1時充入SO3(g)
C．維持反應(yīng)體系容積不變，t1時升高反應(yīng)體系溫度
D．維持溫度、反應(yīng)體系容積不變，t1時充入一定量Ar
答案 B
解析 維持溫度、反應(yīng)體系容積不變，t1時充入SO3(g)，此時逆反應(yīng)速率增大，正反應(yīng)速率不變，故A錯誤；維持溫度、壓強不變，t1時充入SO3(g)，此時逆反應(yīng)速率增大，而且反應(yīng)體系容積增大導(dǎo)致正反應(yīng)速率減小，故B正確；維持反應(yīng)體系容積不變，t1時升高反應(yīng)體系溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，故C錯誤；維持溫度、反應(yīng)體系容積不變，t1時充入一定量Ar，反應(yīng)物和生成物濃度都不變，正、逆反應(yīng)速率都不變，故D錯誤。
類型二 反應(yīng)進程折線圖
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)時間。解題的關(guān)鍵是找轉(zhuǎn)折點。
(1)轉(zhuǎn)折點之前，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的大小。
(2)轉(zhuǎn)折點之后是平衡狀態(tài)或平衡移動，解題時要抓住量的變化，找出平衡移動的方向，利用化學(xué)平衡移動原理推理分析。
例1 已知：反應(yīng)為mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)。
(1)T10可知，該反應(yīng)正向吸熱，保持其他條件不變，隨著溫度的升高，該反應(yīng)平衡正向移動，且反應(yīng)速率增大，達到平衡的時間縮短，即可畫出曲線。
1．已知某可逆反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)在密閉容器中進行，如圖表示在不同反應(yīng)時間(t)時，溫度(T)和壓強(p)與反應(yīng)物B在混合氣體中的體積分數(shù)[φ(B)]的關(guān)系曲線，由曲線分析，下列判斷正確的是( )
A．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放熱反應(yīng)
B．T1＞T2，p 1＜p2，m＋n＞p，吸熱反應(yīng)
C．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放熱反應(yīng)
D．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸熱反應(yīng)
答案 D
解析 由圖可知，壓強一定時，溫度T1先達到平衡，故溫度：T1＞T2，升高溫度，B在混合氣體中的體積分數(shù)減小，說明平衡正向移動，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；溫度一定時，壓強p2先達到平衡，故壓強：p1＜p2，增大壓強，B在混合氣體中的體積分數(shù)增大，說明平衡逆向移動，正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，則m＋n＜p。
2．向一容積不變的密閉容器中充入一定量A和B，發(fā)生如下反應(yīng)：xA(g)＋2B(s)yC(g) ΔH”“＝”或“
解析 (1)0～10 min內(nèi)v(A)＝eq \f(?0.45－0.25?ml·L－1,10 min)＝0.02 ml·L－1·min－1。(2)根據(jù)圖像可知，0～10 min內(nèi)A的物質(zhì)的量濃度減少量為0.20 ml·L－1，C的物質(zhì)的量濃度增加量為0.40 ml·L－1，x、y之比等于A、C的物質(zhì)的量濃度變化量之比，故x∶y＝0.20 ml·L－1∶0.40 ml·L－1＝1∶2。(3)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0～10 min容器內(nèi)壓強變大。(4)根據(jù)圖像可知，10 min時改變條件后，A、C的濃度瞬時不變且隨后反應(yīng)速率加快，故改變的條件可能是升溫或加入催化劑；16 min時改變條件后，A、C的濃度瞬時不變，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，故改變的條件可能是升溫。(5)升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，則K1>K2。
類型三 恒壓(或恒溫)線
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，解答此類問題，要關(guān)注曲線的變化趨勢，有多個變量時，注意控制變量，即“定一議二”。
反應(yīng)：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) ΔH
1．如圖是溫度和壓強對反應(yīng)X＋Y2Z影響的示意圖。圖中橫坐標(biāo)表示溫度，縱坐標(biāo)表示平衡時混合氣體中Z的體積分數(shù)。下列敘述正確的是( )
A．上述可逆反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B．X、Y、Z均為氣態(tài)
C．X和Y中最多只有一種為氣態(tài)，Z為氣態(tài)
D．上述反應(yīng)的逆反應(yīng)的ΔH＞0
答案 C
解析 由圖像可知，隨溫度升高Z的體積分數(shù)增大，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A、D錯誤；相同溫度下，壓強越大，Z的體積分數(shù)越小，說明增大壓強平衡左移，則Z為氣態(tài)，X、Y中最多只有一種氣態(tài)物質(zhì)，故B錯誤、C正確。
2．反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g) ΔH＝＋57 kJ·ml－1，在溫度為T1、T2時，平衡體系中NO2的體積分數(shù)隨壓強變化曲線如圖所示。下列說法正確的是( )
A．A、C兩點的化學(xué)平衡常數(shù)：KA>KC
B．A、C兩點氣體的顏色：A深，C淺
C．由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法
D．A、C兩點氣體的平均相對分子質(zhì)量：A>C
答案 C
解析 A、C兩點對應(yīng)的溫度相同，平衡常數(shù)只受溫度的影響，KA＝KC，A錯誤；A點到C點，壓強增大，NO2(g)的濃度增大，雖然平衡逆向移動，最終二氧化氮的濃度比原濃度大，即C點氣體顏色比A點深，B錯誤； A點到B點，NO2的體積分數(shù)減小，說明相同壓強下，T2到T1，平衡逆向移動，T2>T1，即由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法，C正確；A點到C點，壓強增大，平衡逆向移動，該反應(yīng)的逆反應(yīng)為氣體相對分子質(zhì)量增大的反應(yīng)，即A點氣體的平均相對分子質(zhì)量小于C點氣體的平均相對分子質(zhì)量，D錯誤。
類型四 投料比—轉(zhuǎn)化率相關(guān)圖像
例1 在保持體系總壓為105 Pa的條件下進行反應(yīng)：SO2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)SO3(g)，原料氣中SO2和O2的物質(zhì)的量之比m[m＝eq \f(n?SO2?,n?O2?)]不同時，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度(T)的關(guān)系如圖所示：
(1)圖中m1、m2、m3的大小順序為________。反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp表達式為________(用平衡分壓代替平衡濃度表示)。
(2)圖中A點原料氣的成分：n(SO2)＝10 ml，n(O2)＝24.4 ml，n(N2)＝70 ml，達平衡時SO2的分壓p(SO2)為________ Pa(分壓＝總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。
答案 (1)m1>m2>m3 Kp＝ SKIPIF 1 < 0
(2)1 200
解析 (1)在同溫同壓下，增加二氧化硫的量，會使原料氣中SO2和O2的物質(zhì)的量之比m變大，m越大，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率越小。
(2)A點二氧化硫的平衡轉(zhuǎn)化率為88%，可列三段式：
SO2(g) ＋eq \f(1,2)O2(g) SO3(g)
起始/ml 10 24.4 0
變化/ml 10×88% eq \f(1,2)×10×88% 10×88%
平衡/ml 10×12% 24.4－5×88% 10×88%
平衡時，混合氣體總物質(zhì)的量為[10×12%＋(24.4－5×88%)＋10×88%＋70] ml＝100 ml。達平衡時SO2的分壓p(SO2)＝eq \f(10×12%,100)×105 Pa＝1 200 Pa。
例2 采用一種新型的催化劑(主要成分是Cu-Mn合金)，利用CO和H2制備二甲醚(DME)。
主反應(yīng)：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)
副反應(yīng)：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
測得反應(yīng)體系中各物質(zhì)的產(chǎn)率或轉(zhuǎn)化率與催化劑的關(guān)系如圖所示。
則催化劑中eq \f(n?Mn?,n?Cu?)約為________時最有利于二甲醚的合成。
答案 2.0
解析 由圖可知當(dāng)催化劑中eq \f(n?Mn?,n?Cu?)約為2.0時，CO的轉(zhuǎn)化率最大，二甲醚的產(chǎn)率最大，生成的二甲醚最多。
投料比與轉(zhuǎn)化率之間的關(guān)系
以N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)為例，當(dāng)N2與H2的投料比為1∶3(系數(shù)比)時，N2與H2的平衡轉(zhuǎn)化率相等，且平衡時NH3的體積分數(shù)最大；增大N2與H2的投料比，則α(H2)增大，α(N2)減?。粶p小N2與H2的投料比，則α(H2)減小，α(N2)增大。
1．(2022·廣東，13)恒容密閉容器中，BaSO4(s)＋4H2(g)BaS(s)＋4H2O(g)在不同溫度下達平衡時，各組分的物質(zhì)的量(n)如圖所示。下列說法正確的是( )
A．該反應(yīng)的ΔH0
B．氣體的總物質(zhì)的量：na3，A錯誤；由圖示可知，升高溫度，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低，平衡逆向移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔHeq \f(1,2)c(CO)R，C正確；催化劑改變反應(yīng)速率，不改變物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率，D錯誤。
7．CO2催化加氫合成二甲醚是一種CO2資源化利用的方法，其過程中主要發(fā)生如下兩個反應(yīng)：
反應(yīng) Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH1
反應(yīng)Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH2＝－122.5 kJ·ml－1
在恒壓、CO2和H2的起始量一定的條件下，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化如圖所示。
已知：CH3OCH3的選擇性＝eq \f(2×CH3OCH3的物質(zhì)的量,反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量)×100%
下列說法不正確的是( )
A．反應(yīng)2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)的焓變?yōu)棣2－2ΔH1
B．根據(jù)圖像推測ΔH1>0
C．其他條件不變時，溫度越高，CO2主要還原產(chǎn)物中碳元素的價態(tài)越低
D．其他條件不變時，增大體系壓強可以提高A點CH3OCH3的選擇性
答案 C
解析 由蓋斯定律可知，反應(yīng)2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)可由Ⅱ－2×Ⅰ得到，其焓變?yōu)棣2－2ΔH1，A正確；反應(yīng)Ⅱ為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，由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醚的選擇性下降速率，且高于300 ℃時二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率升高，說明反應(yīng)Ⅰ正向進行，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH1>0，B正確；由B分析可知，其他條件不變時，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中碳元素的價態(tài)較高，C錯誤；反應(yīng)Ⅰ為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，反應(yīng)Ⅱ為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，其他條件不變時，增大體系壓強，導(dǎo)致反應(yīng)Ⅱ平衡正向移動，可以提高A點CH3OCH3的選擇性，D正確。
8．CO2催化加氫合成甲醇是重要的碳捕獲利用與封存技術(shù)，該過程發(fā)生下列反應(yīng)：
反應(yīng)Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－58.6 kJ·ml－1
反應(yīng) Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ·ml－1
0．5 MPa下，將n(H2)∶n(CO2)＝3的混合氣體以一定流速通過裝有催化劑的反應(yīng)器，測得CO2的轉(zhuǎn)化率、CH3OH或CO的選擇性[eq \f(n生成?CH3OH?或n生成?CO?,n總轉(zhuǎn)化?CO2?)×100%]以及CH3OH的收率(CO2的轉(zhuǎn)化率×CH3OH的選擇性)隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是( )
A．CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝＋99.8 kJ·ml－1
B．曲線a表示CH3OH的選擇性隨溫度的變化
C．圖中所示270 ℃時，對應(yīng)CO2的轉(zhuǎn)化率為21%
D．在210～250 ℃之間，CH3OH的收率增大是由于CH3OH的選擇性增大導(dǎo)致
答案 C
解析 根據(jù)蓋斯定律，將反應(yīng)Ⅰ－反應(yīng)Ⅱ得，CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝(－58.6－41.2) kJ·ml－1＝－99.8 kJ·ml－1，A錯誤；曲線a代表CO的選擇性隨溫度的變化，B錯誤；圖中所示270 ℃時，CO的選擇性為70%，則甲醇的選擇性為30%，故CO2的轉(zhuǎn)化率為eq \f(6.3%,30%)＝21%，C正確；在210～250 ℃之間，反應(yīng)Ⅰ未達平衡，CH3OH的收率增大是由于溫度升高，生成CH3OH的反應(yīng)速率增大導(dǎo)致，D錯誤。
9．已知反應(yīng)：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) ΔHc＋d，ΔH>0

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