大單元四化學反應速率化學平衡第18講化學平衡化學平衡常數計算備考導航復習目標1.了解可逆反應，掌握化學平衡的特征。2.能書寫化學平衡常數（K）表達式。3.能利用平衡常數和濃度商的關系判斷可逆反應是否達到化學平衡。4.能進行化學平衡常數、轉化率的簡單計算。熟記網絡?復習策略化學平衡是中學重要的化學理論，平衡常數是高考試題的必考內容。在近幾年高考試題中，化學平衡常數與化學反應速率和化學反應過程中的能量變化常結合起來綜合命題。命題背景材料是把化學平衡與生產、生活、科研等實際問題相結合。在復習中要理解平衡的建立過程、移動過程的圖像問題；重點在于能夠根據化學方程式正確書寫平衡常數，能夠用平衡常數判斷反應的熱效應，能夠運用平衡常數進行基本的計算。課前思考【答案】不能。v（SO2）∶v（O2）∶v（SO3）＝2∶1∶2不能證明正反應的速率等于逆反應的速率，不能判斷已達到平衡狀態。【答案】①正、逆反應的平衡常數互為倒數。②若化學方程式中各物質的系數等倍擴大或縮小，平衡常數也會隨之改變。③反應物或生成物中有固體或純液體存在時，由于其濃度可看作“1”而不能代入公式。1.判斷下列說法的正誤（正確的畫“√”，錯誤的畫“×”）。

√√×

××××

√

A.C的生成速率和B的消耗速率相等B.容器內的壓強不再發生變化C.反應混合物中A的體積分數不再發生變化D.2v正（A）＝v逆（B）C【解析】B為純固體，且C生成、B消耗只體現正反應的過程，不能判定平衡狀態，A不選；該反應為氣體體積不變的反應，壓強始終不變，不能判定平衡狀態，B不選；反應混合物中A的體積分數不再發生變化，符合特征“定”，為平衡狀態，C選；平衡時不同物質的正、逆反應速率之比不等于其化學計量數之比，且B為純固體，不能由A、B的速率關系判定，D不選。3.（2022·汕頭一模）催化制氫是目前大規模制取氫氣的方法之一：

在T1℃時，將0.10

mol

CO與0.40

mol

H2O充入5

L的容器中，反應平衡后H2的物質的量分數x（H2）＝0.08。（1）

CO的平衡轉化率α1＝

40

?%。

（2）

反應平衡常數K＝

0.074或7.4×10－2

?（結果保留2位有效數字）。

400.074或7.4×10－2

考點1化學平衡的建立與特征知

識

梳

理?

可逆反應1.在

相同

?條件下，既能向

正反應

?方向進行，又能向

逆反應

?方向進行的反應，叫作可逆反應。

3.在

相同

?條件下，正、逆反應

同時?進行，反應物的轉化率

小于

?100%。

相同正反應逆反應相同同時小于?

化學平衡狀態1.在一定條件下的可逆反應中，當正反應速率

?逆反應速率，反應混合物中各組分的濃度或質量分數保持

不變?的狀態，稱為化學平衡狀態。

2.化學平衡的建立

不變等于過程正、逆反應速率反應物、生成物的濃度反應開始v（正）最大v（逆）＝0反應物濃度最大，生成物濃度為零反應過程中v（正）逐漸

減小

?，v（逆）逐漸

增大

反應物濃度逐漸減小，生成物濃度逐漸增大平衡狀態時v（正）

＝

?v（逆）各組分的濃度不再隨時間的變化而變化減小增大＝?

化學平衡的特征?判斷化學平衡狀態的標志示例反應混合物體系中各成分的含量各物質的物質的量或物質的量分數一定平衡各物質的質量或質量分數一定平衡各氣體的體積或體積分數一定平衡總體積、總壓強、總物質的量一定不一定平衡正、逆反應速率的關系在單位時間內消耗mmol

A的同時生成mmol

A，即v（正）＝v（逆）平衡示例反應正、逆反應速率的關系在單位時間內消耗nmol

B的同時消耗pmol

C，即v（正）＝v（逆）平衡v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q，v（正）不一定等于v（逆）不一定平衡在單位時間內生成nmol

B的同時消耗qmol

D，均指v（逆）不一定平衡示例反應壓強m＋n≠p＋q時，總壓強一定（其他條件一定）平衡m＋n＝p＋q時，總壓強一定（其他條件一定）不一定平衡混合氣體平均相對分子質量平衡不一定平衡溫度任何化學反應都伴隨著能量變化，當體系溫度一定（其他條件一定）平衡密度反應物、生成物全為氣體，定容時，密度一定不一定平衡示例反應密度m＋n≠p＋q，恒溫恒壓，氣體密度一定平衡其他如體系的顏色不再變化平衡典

題

悟

法?

化學平衡狀態?下列說法中正確的是（

B

）B【解析】達到平衡時，應為2v正（H2）＝3v逆（NH3），A錯誤；平衡狀態時是正、逆反應的速率相等，而不是濃度之比等于化學計量數之比，C錯誤；物質轉化的程度未知，不能確定壓強關系，D錯誤。

①單位時間內生成nmol

O2的同時生成2nmol

NO2；②單位時間內生成nmol

O2的同時生成2nmol

NO；③混合氣體的顏色不再改變；④混合氣體的密度不再改變的狀態；⑤混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態；⑥混合氣體中NO與O2的物質的量之比保持恒定；⑦混合氣體中NO與NO2的物質的量之比保持恒定。A.①③⑤⑦B.②④⑤C.①③④D.①②③④⑤A【解析】②未體現正、逆反應速率的關系，故錯誤；④化學反應前后質量是守恒的，體積是不變的，混合氣體的密度始終不變，錯誤；⑥如果反應開始只加入NO2，混合氣體中NO與O2的物質的量之比保持恒定，不能作為平衡的判斷標志，錯誤；A選。考點2化學平衡常數及平衡轉化率知

識

梳

理?

化學平衡常數1.化學平衡常數

一定

2.濃度商Q與平衡常數Q＜K，反應向

正

?反應方向進行；

Q＝K，反應處于

平衡

?狀態（反應達到限度）；

Q＞K，反應向

逆

?反應方向進行。

3.注意（1）

平衡常數K是表明化學反應限度的一個特征值。K值越大，表示反應進行的程度越

大

?。反之亦然。

正平衡逆大（2）

K值只與

溫度

?有關，而與反應物、生成物的濃度無關。平衡常數K與溫度的關系如表所示：

溫度變化可逆反應的焓變ΔH平衡常數K的變化升溫吸熱反應，ΔH＞0

增大降溫減小升溫放熱反應，ΔH＜0減小降溫增大溫度（3）

在平衡常數的表達式中，只包括氣體和溶液中各物質的濃度，而不包括固體或純液體的濃度。（4）

正反應的化學平衡常數表達式與逆反應的化學平衡常數表達式互為倒數。?

平衡轉化率[注意]①在同一條件下，平衡轉化率是該條件下的最大的轉化率。

③催化劑可以提高未達到平衡的產率，但是不能提高平衡轉化率。

?

平衡常數（K或Kp）計算方法——“三段式法”1.K的計算根據“三段式”法——起始量、變化量、平衡量，計算出平衡體系中各有關物質的物質的量或物質的量濃度，然后代入平衡常數表達式，計算K。例：碳、硫和氮的氧化物與大氣污染密切相關，對CO2、SO2和NO2的研究很有意義。（1）

科學家發現NOx與懸浮在大氣中的海鹽粒子相互作用時，涉及如下反應：

2ΔH1－ΔH2

時間/s012345c（NO）/（10－4mol/L）10.04.502.501.501.001.00c（CO）/（10－3mol/L）3.603.052.852.752.702.70

平衡時，NO的轉化率α（NO）＝

90%

?，此溫度下，該反應的平衡常數K＝

5000

?。

90%5000

2.Kp的計算根據“三段式”法計算各氣體的起始量、變化量、平衡量，然后計算各氣體組分的物質的量分數或體積分數。再計算各氣體物質的分壓：p（某氣體的分壓）＝p（氣體總壓強）×該氣體的體積分數（或物質的量分數）；最后代入平衡常數表達式，計算Kp。

起始/mol

1

3

0變化/mol

0.5

1.5

1平衡/mol

0.5

1.5

1

?平衡常數表達式與化學方程式的化學計量數的關系（同一個化學反應，化學方程式中化學計量數成比例擴大或縮小時，平衡常數的表達式則不一樣）化學方程式平衡常數化學方程式的關系K的關系K1互為

可逆

?反應

K2K3化學計量數變為原來的

n倍

?①×n

可逆倒數n倍n次冪化學方程式平衡常數化學方程式的關系K的關系K4化學方程式

相減

?：④＝⑤－①

K5化學方程式

相加

?：⑤＝①＋④

K5＝K1·K4（

相乘

?）

相減相除相加相乘典

題

悟

法?

化學平衡常數的表達式

該反應的平衡常數K隨溫度T的升高而減小，則該反應的ΔH

＜

?0（填“＞”“＜”或“＝”）。

＜?

化學平衡的建立

A.t2＝5min，平衡時3v正（A）＝2v逆（D）BB.0～t2，A的平均反應速率為0.15mol/（L·min）C.t2～t3，各物質的濃度一定相等D.B的平衡轉化率為25%

?已知NO和O2經反應①和反應②轉化為NO2，其能量變化隨反應過程如圖所示。

下列說法中不正確的是（

B

）BA.ΔH1＜0，ΔH2＜0

?

化學平衡常數的計算

256

（1）

H2S的平衡轉化率α1＝

2.5

?%，反應平衡常數K＝

2.85×10－3

?。

2.52.85×10－3

（2）

在620

K重復實驗，平衡后水的物質的量分數為0.03，H2S的轉化率α2

＞

?α1（填“＞”“＜”或“＝”，下同），該反應的ΔH

＞

?0。

＞＞【解析】（2）

溫度升高，平衡時水的物質的量分數增大，則反應正向移動，該反應的ΔH＞0，平衡時H2S的轉化率增大，即α2＞α1。?（2021·安徽黃山二模）已知反應：

0.4p

40%3.56×104

?利用Q與K判斷化學平衡狀態及反應的方向[考題呈現]

溫度/K起始物質的量/mol平衡時物質的量/molCH3OH（g）NH3（g）CH3NH2（g）H2O（g）CH3NH2（g）H2O（g）5300.400.40000.30530K時，若起始時向容器中充入0.10mol

CH3OH、0.15mol

NH3、0.10mol

CH3NH2、0.10mol

H2O，則反應將向

?方向進行。

物質的起始濃度/（mol/L）物質的平衡濃度/（mol/L）CO（g）H2S（g）COS（g）H2（g）COS（g）3.007.07.01.5反應達到平衡后，再充入1.1mol

H2S（g）和0.3mol

H2（g），平衡

?（填“不移動”“向正反應方向移動”或“向逆反應方向移動”）。

[解答]

考題2：由表可知平衡時c（CO）＝8.5mol/L，c（H2S）＝5.5mol/L，c（COS）＝1.5mol/L，c（H2）＝1.5mol/L，K≈0.048，再充入1.1mol

H2S和0.3mol

H2，濃度商Q≈0.048，Q＝K，平衡不移動。

一般認為通過如下步驟來實現：

體系能量變化如圖所示。下列有關說法正確的是（

C

）CA.ΔH1＜ΔH2B.步驟②反應ΔS＞0C.二氧化碳加氫制甲醇的總反應速率取決于步驟①

2.（2021·浙江1月選考）在一定溫度下，氯氣溶于水的過程及其平衡常數為

其中p為Cl2（g）的平衡壓強，c（Cl2）為Cl2在水溶液中的平衡濃度。

【解析】（1）

Cl2溶于水為放熱過程，故ΔH1＜0。＜

T/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列問題：

（2）

該反應為

吸熱

?（填“吸熱”或“放熱”）反應。

吸熱【解析】（2）

溫度越高，K值越大，說明升溫平衡正向移動，正向為吸熱反應。（3）

某溫度下，平衡濃度符合下式：c（CO2）·c（H2）＝c（CO）·c（H2O），試判斷此時的溫度為

830

?℃。該溫度下加入1mol

CO2（g）和1mol

H2（g），充分反應，達到平衡時，CO2的轉化率為

50%

?。

83050%

（4）

在800℃時，發生上述反應，某一時刻測得容器內各物質的濃度分別為c（