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2019版高考化学一轮精选教师用书人教通用：第七章化学反应速率和化学平衡微专题强化突破13 “数形结合”突破化学平衡图像题
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“数形结合”突破化学平衡图像题[学生用书P115]
1．明确常见图像类型
以可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g) ΔH＝Q kJ·mol－1为例。
(1)含量时间温度(或压强)图像。
(曲线m用催化剂，n不用催化剂，或化学计量数a＋b＝c时曲线m的压强大于n的压强)
(2)恒压(温)线：该类图像的纵坐标为生成物的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α)，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型如下所示：
(3)几种特殊图像
①对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如图所示，M点前，表示从反应物开始，v正>v逆；M点为刚达到平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH<0。
②对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如图所示，L线上所有的点都是平衡点。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以E点v正>v逆；则L线的右下方(F点)，v正
2．掌握两种解题技巧
以可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)为例说明。
(1)“定一议二”原则
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，确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系，或者确定纵坐标所示的量后，讨论横坐标与曲线的关系。
如图：
这类图像的分析方法是“定一议二”，当有多条曲线及两个以上条件时，要固定其中一个条件，分析其他条件之间的关系，必要时，作辅助线分析。
(2)“先拐先平，数值大”原则
在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图A)或压强较大(如图B)。
图A表示T2>T1，正反应是放热反应。
图B表示p1c。
3．掌握化学平衡图像题解答步骤
第一步：看特点。即分析可逆反应化学方程式，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，横坐标和纵坐标的含义、线和点(平台、折线、拐点等)的关系。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。
第三步：想原理。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。
第四步：巧整合。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。
1．密闭容器中进行的可逆反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下，混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t)的关系如图所示。下列判断正确的是( )
A．T1c，正反应为吸热反应
B．T1>T2，p1p2，a＋b
解析：选B。当图像中有三个变量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，这叫做“定一议二”。解答该题要综合运用“定一议二”和“先拐先平”的原则。由(T1，p1)和(T1，p2)两条曲线可以看出：①温度相同(T1)，但压强为p2时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以p2>p1；②压强较大(即压强为p2)时对应的w(B)较大，说明增大压强平衡逆向移动，则a＋bT2；②温度较高(即温度为T1)时对应的w(B)较小，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应。
2．下列四图中，曲线变化情况与所给反应(a、b、c、d均大于0)相对应的是( )
解析：选C 。A选项，温度高斜率大，SO3的含量低，错误。B选项，压强增大，平衡正向移动，正反应速率增大的比逆反应速率快，错误。C选项，做一条垂线，可知压强相同时，温度越高，N2O4的物质的量分数越小，符合升高温度平衡右移；温度相同时，压强越大，N2O4的物质的量分数越大，符合增大压强平衡左移，正确。D选项，恒压时投入CO2，反应速率、转化率均相同；恒容投入3 mol CO2时，压强大，反应速率快，但平衡左移，反应物转化率降低，错误。
3．在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol· 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<0
B．压强：p4>p3>p2>p1
C．1 100 ℃时该反应的平衡常数为1.64
D．压强为p4时，在y点：v正>v逆
解析：选A。 p1、p2、p3、p4是四条等压线，由图像可知，压强一定时，温度越高，甲烷的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，ΔH>0，A项错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越高，甲烷的平衡转化率越小，故压强p4>p3>p2>p1 ，B项正确；压强为p4、温度为1 100 ℃时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)＝0.02 mol·L－1，c(CO2)＝0.02 mol·L－1，c(CO)＝0.16 mol·L－1，c(H2)＝0.16 mol·L－1，即平衡常数K＝＝1.64，C项正确；压强为p4时，y点未达到平衡，此时v正>v逆，D项正确。
4．可逆反应2M(g)＋N(g)2X(g)，根据表中的数据可判断选项中图像错误的是( )
压强
M的转化率
温度
p1(MPa)
p2(MPa)
400 ℃
99.6%
99.7%
500 ℃
96.9%
97.8%
解析：选C。根据表中数据可知同一压强下温度越高，M的转化率越低，则正反应为放热反应；根据反应方程式可知同一温度下压强越大，M的转化率越高，所以p2>p1，A、B正确；增大压强平衡将向正反应方向移动，有v正>v逆，C错误；升高温度平衡将向逆反应方向移动，有v逆>v正，D正确。
5．有一反应：2A＋B2C，其中A、B、C均为气体，如图中的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线，x轴表示温度，y轴表示B的转化率，图中有a、b、c三点，则下列描述正确的是( )
A．该反应是放热反应
B．b点时混合气体的平均摩尔质量不再变化
C．T1温度下若由a点达到平衡，可以采取增大压强的方法
D．c点v正＜v逆
解析：选B。由于温度升高，B的转化率增大，说明平衡正向移动，推知该反应是吸热反应，A错。在T1温度下，由a点达平衡时，B的转化率不断减小，若采取加压措施，结合化学方程式可知B的转化率会不断增大，C错。在T2温度下，c点未达到平衡状态，B的转化率小于平衡转化率，说明反应正向进行，v正＞v逆，D错。
一、选择题
1．利用I2O5可消除CO污染，反应为I2O5(s)＋5CO(g)5CO2(g)＋I2(s)。不同温度下，向装有足量的I2O5固体的2 L恒容密闭容器中通入2 mol CO，测得CO2的体积分数φ(CO2)随时间t变化曲线如图，下列说法正确的是( )
A．b点时，CO的转化率为20%
B．容器内的压强保持恒定，表明反应达到平衡状态
C．b点和d点的化学平衡常数：Kb>Kd
D．0～0.5 min反应速率v(CO)＝0.3 mol·L－1·min－1
解析：选C。A.设b点时反应的CO的物质的量为y mol，利用三段式分析：
I2O5(s)＋5CO(g)5CO2(g)＋I2(s)
起始量/mol 2 0
转化量/mol y y
b点量/mol 2－y y
根据b点时CO2的体积分数φ(CO2)＝＝0.80，得y＝1.6，则CO的转化率为×100%＝80%，错误；B.该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，故容器中压强始终不变，不能作平衡状态的标志，错误；C.b点CO2体积分数比d点时大，说明反应进行的程度大，则化学平衡常数：Kb＞Kd，正确；D.0～0.5 min时，设反应的CO的物质的量为x mol，列三段式：
I2O5(s)＋5CO(g)5CO2(g)＋I2(s)
起始量/mol 2 0
转化量/mol x x
a点量/mol 2－x x
根据a点时CO2的体积分数φ(CO2)＝＝0.30，得x＝0.6，则从反应开始至a点时的反应速率为v(CO)＝0.6 mol÷(2 L×0.5 min)＝0.6 mol·L－1·min－1，错误。
2．已知某密闭容器中存在下列平衡：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，CO2的平衡物质的量浓度c(CO2)与温度t的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A．平衡状态A与C相比，平衡状态A的c(CO)较小
B．在t2时，D点的反应速率：v(逆)＞v(正)
C．反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的ΔH＞0
D．若t1、t2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1＜K2
解析：选A。由图可知，温度越高平衡时c(CO2)越大，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，即ΔH＞0，故C正确；平衡状态A与C相比，C点温度高，升高温度，平衡向正反应方向移动，CO浓度减小，所以A点CO浓度大，故A错误；t2时反应进行到状态D，c(CO2)高于平衡浓度，故反应向逆反应方向进行，则一定有v(逆)＞v(正)，故B正确；该反应正反应是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，化学平衡常数增大，故K1
A．该反应的逆反应为吸热反应
B．平衡常数：KM>KN
C．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
解析：选C。升高温度二氧化碳的平衡转化率降低，则升温平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应，M点的化学平衡常数大于N点，故A、B正确；化学反应速率随温度的升高而加快，催化剂的催化效率先随温度升高而升高，后随温度升高而降低，所以v(N)有可能小于v(M)，故C错误；根据题图，当温度高于250 ℃，升高温度，催化剂的催化效率降低，故D正确。
4．在20 L的密闭容器中按物质的量之比为1∶2充入CO和H2，发生：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH。测得CO的转化率随温度的变化及不同压强下CO转化率的变化如左下图所示，p2和195 ℃时n(H2)随时间的变化结果如右下表所示。下列说法正确的是( )
A．0～3 min，平均速率v(CH3OH)＝0.8 mol·L－1·min－1
B．p1＜p2，ΔH>0
C．在p2和195 ℃时，该反应的平衡常数为25
D．在B点时，v正＞v逆
解析：选C。A项，0～3 min，Δn(H2)＝4 mol，Δc(H2)＝＝0.2 mol·L－1，v(H2)＝，则v(CH3OH)＝v(H2)＝0.033 mol·L－1·min－1，错误；B项，由于增大压强时，平衡右移，CO转化率增大，故p1＜p2，由任意一条曲线知，随温度升高，CO转化率减小，故ΔH＜0，错误；C项，达到平衡时，CO、H2、CH3OH的平衡浓度分别为0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1，K＝＝＝25，正确；D项，从B到A点，CO转化率需减小，反应逆向进行，故v正＜v逆，错误。
5．煤气化的一种方法是在气化炉中给煤炭加氢，发生的主要反应为C(s)＋2H2(g)CH4(g)。在V L的容器中投入a mol碳(足量)，同时通入2a mol H2，控制条件使其发生上述反应，实验测得碳的平衡转化率随压强及温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．上述正反应为吸热反应
B．在4 MPa、1 200 K时，图中X点v正(H2)＜v逆(H2)
C．在5 MPa、800 K时，该反应的平衡常数为
D．工业上维持6 MPa、1 000 K而不采用10 MPa、1 000 K，主要是因为前者碳的转化率高
解析：选A。A项，由题图可知，温度越高碳的平衡转化率越大，平衡正向移动，正反应为吸热反应，正确；B项，X点未达到平衡，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，错误；C项，此时碳平衡转化率为50%，
C(s) ＋ 2H2(g)CH4(g)
起始量/mol a 2a 0
转化量/mol 0.5a a 0.5a
平衡量/mol 0.5a a 0.5a
K＝＝，错误；D项，选择该条件的原因是两者转化率相差不大，但压强增大对设备要求高，错误。
二、非选择题
6．[2015·高考全国卷Ⅱ，27(2)(3)]甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：
①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH1<0
②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2<0
③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH3>0
回答下列问题：
(1)反应①的化学平衡常数K表达式为 ；
图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为 (填曲线标记字母)，其判断理由是
。
图1
(2)合成气组成n(H2)/n(CO＋CO2)＝2.60时，体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而 (填“增大”或“减小”)，其原因是
；
图2中的压强由大到小为 ，其判断理由是
。
图2
解析：(1)根据化学平衡常数的书写要求可知，反应①的化学平衡常数表达式为K＝。反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数K减小，故曲线a符合要求。
(2)由图2可知，压强一定时，CO的平衡转化率随温度的升高而减小，其原因是反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应③为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，又使产生CO的量增大，而总结果是随温度升高，CO的转化率减小。反应①的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，而反应③为气体总分子数不变的反应，产生CO的量不受压强的影响，因此增大压强时，CO的转化率提高，故压强p1、p2、p3的关系为p1＜p2＜p3。
答案：(1)K＝[或Kp＝] a 反应①为放热反应，平衡常数数值应随温度升高变小
(2)减小 升高温度时，反应①为放热反应，平衡逆向移动，使得体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡正向移动，又使产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低 p3＞p2＞p1 相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响。故增大压强时，CO的转化率升高
“数形结合”突破化学平衡图像题[学生用书P115]
1．明确常见图像类型
以可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g) ΔH＝Q kJ·mol－1为例。
(1)含量时间温度(或压强)图像。
(曲线m用催化剂，n不用催化剂，或化学计量数a＋b＝c时曲线m的压强大于n的压强)
(2)恒压(温)线：该类图像的纵坐标为生成物的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α)，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型如下所示：
(3)几种特殊图像
①对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如图所示，M点前，表示从反应物开始，v正>v逆；M点为刚达到平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH<0。
②对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如图所示，L线上所有的点都是平衡点。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以E点v正>v逆；则L线的右下方(F点)，v正
2．掌握两种解题技巧
以可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)为例说明。
(1)“定一议二”原则
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，确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系，或者确定纵坐标所示的量后，讨论横坐标与曲线的关系。
如图：
这类图像的分析方法是“定一议二”，当有多条曲线及两个以上条件时，要固定其中一个条件，分析其他条件之间的关系，必要时，作辅助线分析。
(2)“先拐先平，数值大”原则
在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图A)或压强较大(如图B)。
图A表示T2>T1，正反应是放热反应。
图B表示p1
3．掌握化学平衡图像题解答步骤
第一步：看特点。即分析可逆反应化学方程式，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，横坐标和纵坐标的含义、线和点(平台、折线、拐点等)的关系。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。
第三步：想原理。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。
第四步：巧整合。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。
1．密闭容器中进行的可逆反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下，混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t)的关系如图所示。下列判断正确的是( )
A．T1
B．T1>T2，p1
解析：选B。当图像中有三个变量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，这叫做“定一议二”。解答该题要综合运用“定一议二”和“先拐先平”的原则。由(T1，p1)和(T1，p2)两条曲线可以看出：①温度相同(T1)，但压强为p2时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以p2>p1；②压强较大(即压强为p2)时对应的w(B)较大，说明增大压强平衡逆向移动，则a＋b
2．下列四图中，曲线变化情况与所给反应(a、b、c、d均大于0)相对应的是( )
解析：选C 。A选项，温度高斜率大，SO3的含量低，错误。B选项，压强增大，平衡正向移动，正反应速率增大的比逆反应速率快，错误。C选项，做一条垂线，可知压强相同时，温度越高，N2O4的物质的量分数越小，符合升高温度平衡右移；温度相同时，压强越大，N2O4的物质的量分数越大，符合增大压强平衡左移，正确。D选项，恒压时投入CO2，反应速率、转化率均相同；恒容投入3 mol CO2时，压强大，反应速率快，但平衡左移，反应物转化率降低，错误。
3．在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol· 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<0
B．压强：p4>p3>p2>p1
C．1 100 ℃时该反应的平衡常数为1.64
D．压强为p4时，在y点：v正>v逆
解析：选A。 p1、p2、p3、p4是四条等压线，由图像可知，压强一定时，温度越高，甲烷的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，ΔH>0，A项错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越高，甲烷的平衡转化率越小，故压强p4>p3>p2>p1 ，B项正确；压强为p4、温度为1 100 ℃时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)＝0.02 mol·L－1，c(CO2)＝0.02 mol·L－1，c(CO)＝0.16 mol·L－1，c(H2)＝0.16 mol·L－1，即平衡常数K＝＝1.64，C项正确；压强为p4时，y点未达到平衡，此时v正>v逆，D项正确。
4．可逆反应2M(g)＋N(g)2X(g)，根据表中的数据可判断选项中图像错误的是( )
压强
M的转化率
温度
p1(MPa)
p2(MPa)
400 ℃
99.6%
99.7%
500 ℃
96.9%
97.8%
解析：选C。根据表中数据可知同一压强下温度越高，M的转化率越低，则正反应为放热反应；根据反应方程式可知同一温度下压强越大，M的转化率越高，所以p2>p1，A、B正确；增大压强平衡将向正反应方向移动，有v正>v逆，C错误；升高温度平衡将向逆反应方向移动，有v逆>v正，D正确。
5．有一反应：2A＋B2C，其中A、B、C均为气体，如图中的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线，x轴表示温度，y轴表示B的转化率，图中有a、b、c三点，则下列描述正确的是( )
A．该反应是放热反应
B．b点时混合气体的平均摩尔质量不再变化
C．T1温度下若由a点达到平衡，可以采取增大压强的方法
D．c点v正＜v逆
解析：选B。由于温度升高，B的转化率增大，说明平衡正向移动，推知该反应是吸热反应，A错。在T1温度下，由a点达平衡时，B的转化率不断减小，若采取加压措施，结合化学方程式可知B的转化率会不断增大，C错。在T2温度下，c点未达到平衡状态，B的转化率小于平衡转化率，说明反应正向进行，v正＞v逆，D错。
一、选择题
1．利用I2O5可消除CO污染，反应为I2O5(s)＋5CO(g)5CO2(g)＋I2(s)。不同温度下，向装有足量的I2O5固体的2 L恒容密闭容器中通入2 mol CO，测得CO2的体积分数φ(CO2)随时间t变化曲线如图，下列说法正确的是( )
A．b点时，CO的转化率为20%
B．容器内的压强保持恒定，表明反应达到平衡状态
C．b点和d点的化学平衡常数：Kb>Kd
D．0～0.5 min反应速率v(CO)＝0.3 mol·L－1·min－1
解析：选C。A.设b点时反应的CO的物质的量为y mol，利用三段式分析：
I2O5(s)＋5CO(g)5CO2(g)＋I2(s)
起始量/mol 2 0
转化量/mol y y
b点量/mol 2－y y
根据b点时CO2的体积分数φ(CO2)＝＝0.80，得y＝1.6，则CO的转化率为×100%＝80%，错误；B.该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，故容器中压强始终不变，不能作平衡状态的标志，错误；C.b点CO2体积分数比d点时大，说明反应进行的程度大，则化学平衡常数：Kb＞Kd，正确；D.0～0.5 min时，设反应的CO的物质的量为x mol，列三段式：
I2O5(s)＋5CO(g)5CO2(g)＋I2(s)
起始量/mol 2 0
转化量/mol x x
a点量/mol 2－x x
根据a点时CO2的体积分数φ(CO2)＝＝0.30，得x＝0.6，则从反应开始至a点时的反应速率为v(CO)＝0.6 mol÷(2 L×0.5 min)＝0.6 mol·L－1·min－1，错误。
2．已知某密闭容器中存在下列平衡：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，CO2的平衡物质的量浓度c(CO2)与温度t的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A．平衡状态A与C相比，平衡状态A的c(CO)较小
B．在t2时，D点的反应速率：v(逆)＞v(正)
C．反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的ΔH＞0
D．若t1、t2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1＜K2
解析：选A。由图可知，温度越高平衡时c(CO2)越大，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，即ΔH＞0，故C正确；平衡状态A与C相比，C点温度高，升高温度，平衡向正反应方向移动，CO浓度减小，所以A点CO浓度大，故A错误；t2时反应进行到状态D，c(CO2)高于平衡浓度，故反应向逆反应方向进行，则一定有v(逆)＞v(正)，故B正确；该反应正反应是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，化学平衡常数增大，故K1
A．该反应的逆反应为吸热反应
B．平衡常数：KM>KN
C．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
解析：选C。升高温度二氧化碳的平衡转化率降低，则升温平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应，M点的化学平衡常数大于N点，故A、B正确；化学反应速率随温度的升高而加快，催化剂的催化效率先随温度升高而升高，后随温度升高而降低，所以v(N)有可能小于v(M)，故C错误；根据题图，当温度高于250 ℃，升高温度，催化剂的催化效率降低，故D正确。
4．在20 L的密闭容器中按物质的量之比为1∶2充入CO和H2，发生：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH。测得CO的转化率随温度的变化及不同压强下CO转化率的变化如左下图所示，p2和195 ℃时n(H2)随时间的变化结果如右下表所示。下列说法正确的是( )
A．0～3 min，平均速率v(CH3OH)＝0.8 mol·L－1·min－1
B．p1＜p2，ΔH>0
C．在p2和195 ℃时，该反应的平衡常数为25
D．在B点时，v正＞v逆
解析：选C。A项，0～3 min，Δn(H2)＝4 mol，Δc(H2)＝＝0.2 mol·L－1，v(H2)＝，则v(CH3OH)＝v(H2)＝0.033 mol·L－1·min－1，错误；B项，由于增大压强时，平衡右移，CO转化率增大，故p1＜p2，由任意一条曲线知，随温度升高，CO转化率减小，故ΔH＜0，错误；C项，达到平衡时，CO、H2、CH3OH的平衡浓度分别为0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1，K＝＝＝25，正确；D项，从B到A点，CO转化率需减小，反应逆向进行，故v正＜v逆，错误。
5．煤气化的一种方法是在气化炉中给煤炭加氢，发生的主要反应为C(s)＋2H2(g)CH4(g)。在V L的容器中投入a mol碳(足量)，同时通入2a mol H2，控制条件使其发生上述反应，实验测得碳的平衡转化率随压强及温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．上述正反应为吸热反应
B．在4 MPa、1 200 K时，图中X点v正(H2)＜v逆(H2)
C．在5 MPa、800 K时，该反应的平衡常数为
D．工业上维持6 MPa、1 000 K而不采用10 MPa、1 000 K，主要是因为前者碳的转化率高
解析：选A。A项，由题图可知，温度越高碳的平衡转化率越大，平衡正向移动，正反应为吸热反应，正确；B项，X点未达到平衡，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，错误；C项，此时碳平衡转化率为50%，
C(s) ＋ 2H2(g)CH4(g)
起始量/mol a 2a 0
转化量/mol 0.5a a 0.5a
平衡量/mol 0.5a a 0.5a
K＝＝，错误；D项，选择该条件的原因是两者转化率相差不大，但压强增大对设备要求高，错误。
二、非选择题
6．[2015·高考全国卷Ⅱ，27(2)(3)]甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：
①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH1<0
②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2<0
③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH3>0
回答下列问题：
(1)反应①的化学平衡常数K表达式为 ；
图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为 (填曲线标记字母)，其判断理由是
。
图1
(2)合成气组成n(H2)/n(CO＋CO2)＝2.60时，体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而 (填“增大”或“减小”)，其原因是
；
图2中的压强由大到小为 ，其判断理由是
。
图2
解析：(1)根据化学平衡常数的书写要求可知，反应①的化学平衡常数表达式为K＝。反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数K减小，故曲线a符合要求。
(2)由图2可知，压强一定时，CO的平衡转化率随温度的升高而减小，其原因是反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应③为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，又使产生CO的量增大，而总结果是随温度升高，CO的转化率减小。反应①的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，而反应③为气体总分子数不变的反应，产生CO的量不受压强的影响，因此增大压强时，CO的转化率提高，故压强p1、p2、p3的关系为p1＜p2＜p3。
答案：(1)K＝[或Kp＝] a 反应①为放热反应，平衡常数数值应随温度升高变小
(2)减小 升高温度时，反应①为放热反应，平衡逆向移动，使得体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡正向移动，又使产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低 p3＞p2＞p1 相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响。故增大压强时，CO的转化率升高
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