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【思考】最高点一定就是平衡点吗？最高点后一定是平衡移动吗？先来看几道高考题

1．(2019江苏)在恒压、NO和O₂的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO₂的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是

A．反应2NO(g)＋O₂(g)=2NO₂(g)的ΔH＞0

B．图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率

C．图中Y点所示条件下，增加O₂的浓度不能提高NO转化率

D．380℃下，c_起始(O₂)=5.0×10⁻⁴mol·L⁻¹，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K＞2000

【思考】最高点是平衡点吗？分析实线和虚线变化的原因是什么？

从题目信息可以看出，最高点不是平衡点，虚线与实线重合的点才是平衡点，重合点后才是平衡的移动。相同时间，转化率减低，可能是催化剂降低活性(注意区别失活与减低活性)，转化率分平衡前的转化率和平衡转化率，平衡前的转化率只与速率有关，速率越快，转化率越高；

【答案】BD

【解析】A.随温度升高NO的转化率先升高后降低，说明温度较低时反应较慢，一段时间内并未达到平衡，分析温度较高时，已达到平衡时的NO转化率可知，温度越高NO转化率越低，说明温度升高平衡向逆方向移动，根据勒夏特列原理分析该反应为放热反应，∆H＜0，故A错误；B.根据上述分析，X点时，反应还未到达平衡状态，反应正向进行，所以延长反应时间能提高NO的转化率，故B正确；C.Y点，反应已经达到平衡状态，此时增加O₂的浓度，使得正反应速率大于逆反应速率，平衡向正反应方向移动，可以提高NO的转化率，故C错误；D.设NO起始浓度为amol/L，NO的转化率为50%，则平衡时NO、O₂和NO₂的浓度分别为0.5amol/L、(5×10^－4－0.25a)mol/L、0.5amol/L，根据平衡常数表达式K＞2000，故D正确；故选BD。

2.(2017·天津高考·10) H₂S和SO₂会对环境和人体健康带来极大的危害，工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放，回答下列各方法中的问题。

Ⅰ.H₂S的除去

方法1:生物脱H₂S的原理为:

H₂S＋Fe₂(SO₄)₃==S↓＋2FeSO₄＋H₂SO₄

4FeSO₄＋O₂＋2H₂SO₄==2Fe₂(SO₄)₃＋2H₂O

(2)由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为　　　　　　　。若反应温度过高，反应速率下降，其原因是　　　　　　　　。

【答案】30℃、pH=2.0。温度过高时，会导致蛋白质变性，使得硫杆菌失去原有的生理活性，导致催化效果大大降低，反应速率下降。

从题目可以看出，最高点不是平衡点

【解析】(2)根据图1可知，当30℃左右时，Fe^2＋氧化速率最大；根据图2可知，当pH=2.0时，Fe^2＋氧化速率最大，所以硫杆菌使用的最佳条件是温度为30℃、pH=2.0。由于硫杆菌是蛋白质，所以温度过高时，会导致蛋白质变性，使得硫杆菌失去原有的生理活性，导致催化效果大大降低，反应速率下降。

3.(2017•Ⅱ卷•27)图(A)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，X　　0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是　　 　(填标号)。

A.升高温度　 B.降低温度　 C.增大压强　 D.降低压强

(3)图(C)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是　　 　　　　　　　、　 　 　　　；590℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是。

【答案】X＜0.1； AD是吸热反应，升高温度平衡正向移动   温度升高时反应速率加快温度超过590℃时，由于丁烷高温会裂解生成短链烃类

从题目给出答案可以看出，最高点不是平衡点，

【解析】图(A)中，温度相同时，压强为XMPa的转化率大于压强为0.1 MPa的转化率，所以X＜0.1；除减小压强外，因正反应为吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，也能使丁烯的平衡产率提高。

(2)H₂是①的生成物，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，H₂的物质的量浓度增大，逆反应速率增大，从而导致平衡向逆反应方向移动，使丁烯产率下降。

(3)590℃之前，温度升高时反应速率加快，生成的丁烯会更多，同时由于反应①是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯。而温度超过590℃时，由于丁烷高温会裂解生成短链烃类，所以参加反应①的丁烷也就相应减少。

分析：

一、从以上三道高考题可以看出，转化率－－温度图像，或产量－－温度图像，该图中最高点不一定是平衡点。

如果题中信息使用了催化剂，特别是题目给出，测的是相同时间的转化率或产率，转化率或产率减低，就可能是温度高，催化剂失活(或减低活性)，导致速率慢；如果题目中明确给出了副反应，也有可能是是副反应发生(如果考虑副反应，一般应该是产率－－温度图像)；如果二者都没有，再去考虑平衡的移动。

二、如果是反应物的百分含量－－温度图像(如图1)，最低点M为平衡点；如果是生成物百分含量－－温度图像(如图2)，则最高点M不一定是平衡点，要分析是不是催化剂或副反应引起生成物含量减小。

对于化学反应mA(g)＋nB(g)===c(g)＋qD(g)

三、对于图2，如果纵坐标是反应物转化率或生产物产率，该反应又是吸热反应，则M点或M点前某一点有可能是平衡点，M点后一定不是平衡点，前半段增加可能是因为温度升高，速率加快，也可能是平衡移动，后半段一般就是催化剂失活或有副反应发生。如果该反应是放热反应，前半段不可能是平衡点，M点或M点后某一点可能是平衡点，再参考分析一。

图1         图2

分析清楚反应是吸热还是放热反应

【真题练习】

1.一定条件下，用Fe₂O₃、NiO或Cr₂O₃作催化剂对燃煤烟气进行回收。反应为2CO(g)＋SO₂(g)===2CO₂(g)＋S(l) ΔH＝－270 kJ·mol^－1，图中a点可能是平衡点么？为什么？

【答案】不可能，因为催化剂不影响平衡转化率，在a点对应温度下，三种催化剂的转化率不相同

2.(2018·北京高考·26)(4)H₂O₂将粗磷酸中的有机碳氧化为CO₂脱除，同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间，不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80 ℃后脱除率变化的原因:　　　　　　　　　　

【答案】(4)80 ℃后，H₂O₂分解速率大，浓度显著降低

3.(2019·全国卷Ⅲ·28)(1)Deacon发明的直接氧化法为:4HCl(g)＋O₂(g)==2Cl₂(g)＋2H₂O(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl) ∶c(O₂)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系:

可知反应平衡常数K(300 ℃)            K(400 ℃)(填“大于”或“小于”)。

答案:(1)大于　

4.(2010·广东高考·T31·16分)硼酸(H₃BO₃)在食品、医药领域应用广泛。

(2)在其他条件相同时，反应H₃BO₃＋3CH₃OH==B(OCH₃)₃＋3H₂O中，H₃BO₃的转化率()在不同温度下随反应时间(t)的变化如图所示，由此图可得出：

①温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是____。

②该反应的_____0(填“＜”、“=”或“＞”)。

【答案】(2) ①升高温度，反应速率加快，平衡正向移动 ②ΔH＞0

5.(2013·新课标全国卷Ⅰ·28)(4)有研究者在催化剂(含Cu－Zn－Al－O和Al₂O₃)，压强为5.0 MPa的条件下，由H₂和CO直接制备二甲醚(2CO(g)＋4H₂(g)==CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)ΔH=－204.7 kJ·mol^－1)，结果如下图所示，其中CO转化率随温度升高而降低的原因是　　　　　　　　　　。

【答案】(4)反应放热，温度升高，平衡左移

6.(2016·全国卷Ⅱ·27)(2)图(A)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460℃。低于460℃时，丙烯腈的产率　　　　　(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是                     ；高于460°时，丙烯腈产率降低的可能原因是　　　　　(双选，填标号)。

A.催化剂活性降低  

B.平衡常数变大

C.副反应增多  

D.反应活化能增大

【答案】(2)不是　该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低 A、C