等效平衡与化学平衡常数的应用-高考化学专项复习讲义（原卷版）

专题3.3等效平衡与化学平衡常数的应用

【考纲要求】

1、理解等效平衡思想，会判断的等效平衡

2、了解平衡常数的概念及意义。

考点一等效平衡

【核心知识梳理】

1、定义：在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开

始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的

百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。

2、等效平衡分类及规律

对于可逆反应aA(g)+6B(g)UcC(g)+t/D(g)

反应特点a+b^c+da+b=c+d

反应条件等温等容/温等压等温等容等温等压

换算为化学方程

起始投料换算为化学方程式同一换算为化学方程式同一

式同一边物质，其

的条件边物质，其“量”比例相同边物质，其“量”比例相同

“量”相同

平物质的量(〃)相同成比例成比例成比例

衡百分含量O%)相同相同相同相同

特

浓度相同相同成比例相同

点

3、解题模板：等效平衡判断“四步曲”

第一步，看|：观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是反应前后气体体积

不变的可逆反应还是反应前后气体体积改变的可逆反应；

第二步，挖|：挖掘反应条件，是恒温恒容还是恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器；

第三步，侄采用一边倒法,将起始物质按可逆反应化学计量数之比转化成同一边的物质；

第四步，联|：联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡。

【精准训练1】

1、把晶体N2O4放入一固体容积的密闭容器中气化建立N2O4(g)^=2NO2(g)平衡后,

-NO?)

保持温度不变，再通入若干N2O4气体，反应再次达到平衡。则新平衡时nNzOJ与原平衡

比，其比值()

A.变大B.变小C.不变D.无法确定

2、在甲、乙、丙三个恒温恒容的密闭容器中，分别加入足量活性炭和一定量的NO,进

行反应C(s)+2N0(g)ON2(g)+C02(g),测得各容器中c(NO)随反应时间t的变化情况如

下表所示，下列说法正确的是()

tmin

容器(温度)04080120160

甲(400C)c(NO)2.001.501.100.800.80

乙(400C)c(NO)1.000.800.650.530.45

丙(TC)c(NO)2.001.401.101.101.10

A.达到平衡状态时，2V正(N0)=v逆(N2)

B.活性炭的质量不再改变不能说明反应已达平衡状态

C.丙容器中，从反应开始到建立平衡时的平均反应速率为v(NO)＞0.01125molLLmini

D.由表格数据可知：T＜400℃

3、在相同温度和压强下，对反应CO2(g)+H2(g)F^CO(g)+H2(Mg)进行甲、乙、丙、丁

四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表

物h'物

质/A\质

HCOHO

co222

甲amolamol0mol0mol

乙2amolamol0mol0mol

丙0mol0molamolamol

Tamol0molamolamol

上述四种情况达到平衡后，”(CO)的大小顺序是()

A.乙=丁＞甲=丙B.甲＞乙＞丙＞丁

C.乙=甲＞丁=丙D.丁＞丙＞乙＞甲

4、已知I容器恒压，II容器恒容，其它条件相同时，在I、II中分别加入3moiZ,起始时

容积相同，发生反应2X(g)+2丫(s)u3Z(g)并达平衡。下列说法正确的是()

A.从起始到平衡所需时间：1＞11

B.平衡后若在II中再加入2moiZ,则新平衡时Z的体积分数变小

C.平衡时Z的转化率：I<II

D.平衡后若在I中再加入O.lmolY,则X的物质的量将减少

5、一定条件下存在反应：2SO2(g)+O2(g);——2SO3(g),其正反应放热。图1、图2表示起

始时容器甲、丙的体积都是V,容器乙、丁的体积都是占向容器甲、丙内都充入2amolSO2

和amolCh并保持恒温；向容器乙、丁内都充入amolSO2和0.5amolO2并保持绝热(即与

外界无热量交换)，在一定温度时开始反应。

下列说法正确的是()

A.图1达平衡时，c(S02)：甲=乙

B.图1达平衡时，平衡常数K：甲〈乙

C.图2达平衡时，所需时间/：丙>丁

D.图2达平衡时，体积分数矶SO3)：丙〉丁

6、恒温、恒压下，在一个容积可变的密闭容器中发生反应：A(g)+B(g)k=C(g),若开始

时通入1molA和1molB,达到平衡时生成amolC。则下列说法错误的是()

A.若开始时通入3molA和3moiB,达到平衡时，生成C的物质的量为3amol

B.若开始时通入4moiA、4moiB和2moiC,达到平衡时，B的物质的量一定大于4moi

C.若开始时通入2moiA、2molB和ImolC,达到平衡时，再通入3moiC,则再次达到

平衡后，C的物质的量分数为六一

2-a

D.若在原平衡体系中，再通入1molA和1molB,混合气体的平均相对分子质量不变

考点二平衡常数

【核心知识梳理】

一、化学平衡常数

1.概念

在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幕之积与反应物浓度幕之

积的比值是一个常数，用符号K表示。

2.数学表达式

咨仑0P(C)d(D)

(1)一般形式：对于反应相A(g)+〃B(g)噜？pC(g)+qD(g),K=1(A)/(B)(固体和纯

液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。

⑵实例

如：①C(s)+H2O(g)脩?CO(g)+H2(g)的平衡常数表达式K=09°)口二”“。

②Fe3+(aq)+3H2O(l)峰?Fe(OH)3(s)+3H+(叫)的平衡常数表达式K=会若r｝。

(3)化学平衡常数与化学方程式的关系

化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若化学方

程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。如：

化学方程式平衡常数关系式

c2(NH)

((脩珍3

N2g)+3H2g)2NH3(g)K1-C3

~c(N2)(H2)&=两

c(NH3)1

刎2(g)+|H2(g)海力NH(g)&-i3

3(或A2i)

c2(N2)-C2(H2)

3

c(N2)-C(H2)

2NH3(g)海uN2(g)+3H2(g)

K—C2(NH3)

3、化学平衡常数的意义及影响因素

(1)意义：K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大，通常K>1()5可认为反

应彻底，K<l()r认为反应不能发生。

(2)影响因素：K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。

平衡常数表示可逆反应正向进行的程度，K值越大，反应进行的程度越大。

4、化学平衡常数的两大应用

(1)判断化学反应进行的方向

对于可逆反应aA(g)+6B(g)釐力cC(g)+力Xg),在一定温度下的任意时刻，反应物与

cc(C)-cd(D)

生成物浓度有如下关系：(A)G(B)i称为浓度商。

Qe<K反应向正反应方向进行，U正>1^逆

Qc=K反应处于化学平衡状态，V正=丫逆

Qe>K反应向逆反应方向进行，u正Vy逆

(2)判断可逆反应的热效应

K值增大------正反应为吸热反应

K值减小-----►正反应为放热反应

K值增大-----*正反应为放热反应

K值减小------正反应为吸热反应

5、分压平衡常数KP的计算

根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的：

电二夕「物质的量或物质的量浓度;

0

第六“计算各气体组分的物质的量分数或体积分数:

：根据分压计算公式求出各气体物质的分压，

第三期T某气体的分压=气体总压强x该气体的体积

:分数(或物质的量分数)

°:根据平衡常数计算公式代入计算。例如：N(g)+

2

：3H式g)=^2NH：,(g),压强平衡常数表达式为

第四步；:P'NHJ

P3

：-P(N2)­P(H2)

【精准训练1】

1、对于甲醇的合成反应：CO2(g)+3H2(g)簿诊CH3OH(g)+H2O(g),改变下列

条件，不能使反应的平衡常数发生改变的是

A.升高温度B.降低温度C.增大压强D.将该反应的化学计量数增大一倍

2、在一定温度下，反应N2(g)+3H2(g)=^2NH3(g)的反应热和化学平衡常数分别为△反和

K,则相同温度时反应4NH3(g)=^2N2(g)+6H2(g)的反应热和化学平衡常数为()

A.2△8和2KB.-2Ax和K?C.—2AH和2D.2△”和一2K

3、放热反应CO(g)+H2O(g)=^CO2(g)+H2(g)在温度Z1时达到平衡，CI(CO)=CI(H2O)=1.0

mol-L-1,其平衡常数为Ki。升高反应体系的温度至f2时，反应物的平衡浓度分别为C2(CO)

和°232。)，平衡常数为显,贝U()

A.&和Ki的单位均为moLL-iB.&>KiC.c2(CO)=c2(H2O)D.ci(CO)>c2(CO)

4、在容积为2L的刚性密闭容器中，加入ImolCCh和3mollh,发生反应

CO2+3H2kCH3OH+H2Oo在其他条件不变的情况下，温度对反应的影响结果如图所示

(注：Ti、T2均大于300℃)。下列说法正确的是

n(甲静)/moi

时间/min

A.该反应在Ti时的平衡常数比T2时的小

n(COJ

B.处于A点的反应体系从「变到T2,达到平衡时记而减小

nR

C.T2下，反应达到平衡时生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)=­mol-L'-min1

D.Ti下，若反应达到平衡后CO2转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为(2-a)：2

5、甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料

甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：

平衡常温度/℃

化学反应

数500800

①2H2(g)+CO(g)——CH30H(g)Ki2.50.15

@H(g)+CO(g)、——HO(g)+CO(g)

222K21.02.50

③3H2(g)+CO2(g).——CH3OH(g)+H2O(g)《

(1)据反应①与②可推导出Ki、氏与K3之间的关系，则K3=(用Ki、七表示)。

(2)反应③的NH0(填“〉”或

(3)500℃时测得反应③在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH30H(g)、氏0@的浓度(moLLT)分别为

0.8、0.1、0.3、0.15,则此时vmv逆(填“>”"=”或

6、向甲、乙、丙三个体积均为0.5L的密闭容器中充入一定量的A和B,发生反应：

A(g)+xB(g)=^2c(g)。各容器的反应温度、反应物起始量，反应过程中C的浓度随时间变

化关系分别如表和如图表示：

容器甲乙丙

温度/cTyTi

反应物LSmolA15moiA3.0molA

起始最0.5molB0.5molBI.OmolB

下列说法正确的是()

A.lOmin内甲容器中反应的平均速率v(A)=0.1mol.L」mini

B.x=l

C.由图可知：TI<T2,且该反应为吸热反应

D.Ti℃,起始时甲容器中充入0.5molA、1.5molB,平衡时A的转化率为25%

7、在体积为1L的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),

化学平衡常数K与温度T的关系如下表:

T/℃70080085010001200

K0.60.91.01.72.6

回答下列问题：

(1)升高温度，化学平衡向方向移动(填“正反应”或“逆反应”)。

⑵若某温度下，平衡浓度符合下列关系：C(CO2>C(H2)=C(CO>C(H2。)，此时的温度为

；在此温度下，若该容器中含有1molCO2、L2molH2>0.75molCO,1.5molH2O,

则此时反应所处的状态为(填“向正反应方向进行中”“向逆反应方向进行中”或“平

衡状态”)。

8、光气(C0C12)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途。工业上常利用废气CCh通过反应:

C(s)+CO2(g)k2C0(g)AH>0,制取合成光气的原料气CO。在体积可变的恒压(p总)密

闭容器中充入lmolCO2与足量的碳发生上述反应，在平衡时体系中气体体积分数与温度的

关系如图所不：

6507MX)925温度IT.

①T°C时，在容器中若充入稀有气体，平衡移动(填“正向”“逆向”或“不"，下同)；若充

入等体积的CO2和CO,平衡移动。

②CO体积分数为40%时，CCh的转化率为0

③已知：气体分压(p分尸气体总压x体积分数。800℃时用平衡分压代替平衡浓度表示平衡常

数KP=(用含p总的代数式表示)。

【真题感悟】

1、(2020•海南，6)NO与CO是燃油汽车尾气中的两种有害气体，常温常压下它们之间的反

160

应：CO(g)+NO(g鹿珍CO2(g)+1N2(g)AH=-374.3kJ-mol_/T=2.5xlO,反应速率

较小。有关该反应的说法正确的是()

A.K很大，NO与CO在排入大气之前就已反应完全

B.增大压强，平衡将向右移动，K>2.5X106。

C.升高温度，既增大反应速率又增大K

D.选用适宜催化剂可达到尾气排放标准

2、(2021湖南)已知：A(g)+2B(g)峰为3C(g)AH<0,向一恒温

恒容的密闭容器中充入1molA和3molB发生反应，力时达到平

衡状态I,在打时改变某一条件，打时重新达到平衡状态H,正反

应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是()

A.容器内压强不变，表明反应达到平衡

B.才2时改变的条件：向容器中加入C

C.平衡时A的体积分数(p：9(11)<9(I)

D.平衡常数K：K(II)<K(I)

3、(2020•浙江7月选考，18)5mLO.lmol-L—1KI溶液与1mLO.lmol1—1FeCh溶液发生反

2+

应：2Fe3+(aq)+2「(aq)脩珍2Fe(aq)+l2(aq),达到平衡。下列说法不正确的是()

A.加入苯，振荡，平衡正向移动

B.经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入KSCN,溶液呈红色，表明该化学反应存在限度

C.加入FeS04固体，平衡逆向移动

D,该反应的平衡常数K=

【课时达标训练】

1、反应：Fe(s)+CO2(g);——FeO(s)+CO(g),700℃时平衡常数为1.47,900℃时平衡常数

为2.15。下列说法正确的是()

A.升高温度，该反应的正反应速率增大，逆反应速率减小

B.该反应的化学平衡常数表达式为K=^煞陪

c(CO2)-c(Fe)

C.该反应的正反应是吸热反应

D.增大CO?浓度，平衡常数增大

2、一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：2A(g)+B(g)03c(g)+D(g),若反应开

始时充入2molA和ImolB,达到平衡时C的浓度为amoLLr。若维持容器体积和温度不变,

按下列四种配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍为amoLL-1的是

A.molA+2molBB.2molA+1molB+3molC+1molD

C.3molC+lmolD+ImolBD.3molC+lmolD

3、某可逆反应aA(g)+bB(g)-^cC(g)AH,在某温度下的平衡常数为反应热

为AH。保持温度不变，将方程式的书写作如下改变，则△〃和K数值的相应变化为()

A.写成2aA(g)+26B(g);——^2cC(g),NH、K均扩大了一倍

B.写成2aA(g)+2bB(g)^=h2cC(g),AH扩大了一倍，K保持不变

C.写成cC(g)=^aA(g)+6B(g),△“、K变为原来的相反数

D.写成cC(g)y8aA(g)+6B(g),AH变为原来的相反数，K变为原来的倒数

4、一定温度下，在一个容积为1L的密闭容器中充入lmolH2(g)和lmoll2(g),发生反应①

H2(g)+l2(g)^^2HI(g),经充分反应达到平衡后，生成的HI(g)占气体体积的50%,该温

度下，在另一个容积为2L的密闭容器中充入ImolHI(g)发生反应②HI(g)q^/l2(g)+T

I2(g)o下列判断正确的是()

A.反应②的平衡常数为1

B.反应②的平衡常数为0.5

C.反应②达到平衡时，周的平衡浓度为0.25moLL-1

D.反应②达到平衡时，HI(g)的平衡浓度为0.5mol-L-i

5、化学平衡状态I,II,III的相关数据见下表：

平衡温度

编号化学方程式

常数979K1173K

IFe(s)+CO2(g)Lz±FeO(s)+CO(g)Ki1.472.15

CO(g)+HO(g)^_=^CO(g)+H(g)

II222K21.62b

Fe(s)+H0(g)^-=^FeO(s)+H(g)

III22K3a1.68

根据以上信息判断，下列结论错误的是()

A.a>b

B.增大压强，平衡状态II不移动

C.升高温度平衡状态III向正反应方向移动

D.反应II、III均为放热反应

6、可逆反应：2so2(g)+O2(g)^^2so3(g)达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入

一定量的下列说法正确的是(K为平衡常数，。为浓度商)()

A.。变小，K不变，Ch转化率减小

B.。不变，K变大，S02转化率减小

C.。不变，K变大，。2转化率增大

D.Q增大，K不变，S02转化率增大

7、(双选)在容积一定的密闭容器中，置入一定量的一氧化氮和足量碳发生化学反应：C(s)

+2N0(g)C02(g)+N2(g),平衡时c(N0)与温度T的关系如图所示，则下列说法正确的

是()

A.该反应的AH<0

B.若该反应在Ti、八时的平衡常数分别为K、及，则K<K2

C.若状态B、C、D的压强分别为PB、pc、PD，贝!10c=0D>0B

D.在时，若反应体系处于状态D,则此时v正>丫逆

8、将21noiCH〈g)和5molH2(D(g)通入一密闭容器中，发生反应：CH4(g)+H2O(g);-----CO(g)

+3H2(g)oCH4(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，下列有关平衡常数的判断正

确的是()

A.KA>KB=KC>KDB.KA<KB=KC<KD

C.KA=KB>KC=KDD.KA=KB<KC=KD

9、化学平衡常数K的大小是衡量化学反应进行程度的标志，在常温下，下列反应的平衡常

数如下：

2NO(g)^=^N2(g)+O2(g)K=lxl03。

2H2(g)+O2(g)2H2O(1)K2=2xl()8i

2co2(g)=2co(g)+Ch(g)K3=4X10-92

以下说法正确的是()

A.常温下，NO分解生成02的反应的平衡常数表达式为KI=C(N2>C(O2)

B.常温下，水分解生成此时平衡常数约为5x10—8°

C.常温下，NO、H20>CO2三种化合物分解放出。2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2

D.以上说法都不正确

10、时，在一固定容积的密闭容器中发生反应：A(g)+B(g)=^C(s)AH<0,按照不

同配比充入A、B,达到平衡时容器中A、B浓度变化如图中曲线(实线)所示，下列判断正

确的是()

c(A)/(mol,L-')

012

c(B)/(mol•L-1)

A.时，该反应的平衡常数为4

B.c点没有达到平衡，此时反应向逆反应方向进行

C.若c点为平衡点，则此时容器内的温度高于T°C

D.时，直线cd上的点均为平衡状态

11、(双选)在300mL的密闭容器中，放入镶粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生

反应：Ni(s)+4CO(g)7——Ni(CO)4(g),已知该反应平衡常数与温度的关系如表：

温度/℃

平衡常数5xl0421.9X10-5

下列说法正确的是()

A.上述生成Ni(CO)4(g)的反应为吸热反应

B.在25℃时，反应Ni(C0)4(g)―^Ni(s)+4C0(g)的平衡常数为2x10-

C.在80℃时,测得某时刻Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5moLLf,则此时丫正＞丫逆

D.在80℃达到平衡时，测得w(CO)=0.3mol,则Ni(CO)4的平衡浓度为2moi.L〉

12、在恒容密闭容器中，由CO合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH30H(g),在其他条件不变

的情况下研究温度对反应的影响，实验结果如图所示，下列说法正确的是()

&CH3OH)

A.平衡常数K=

C(CO)-C(H2)

B.该反应在Ti时的平衡常数比72时的小

c.CO合成甲醇的反应为吸热反应

处于A点的反应体系从力变到以达到平衡时瑞嘉增大

D.

13、氮气是制备含氮化合物的一种重要物质，而含氮化合物的用途广泛，两个常见的固氮反

应的平衡常数的对数值(IgK)与温度的关系如图所示：①N2+3H2U2NH3@N2+O2#2NO；

根据图中的数据判断下列说法正确的是()

A.反应①和②均为放热反应

B.升高温度，反应①的反应速率减小

C.在1000℃时，反应①和反应②体系中N2的浓度一定相等

D.在标准状况下，利用反应①固氮和利用反应②固氮反应程度相差很大

14、2SO2(g)+O2(g)^2SO3(g)是工业制硫酸的主要反应之一。一定温度下，在甲、乙、

丙三个容积均为2L的恒容密闭容器中投入S02(g)和Ch(g),其起始物质的量及S02的平衡

转化率如下表所示。下列判断正确的是

甲乙丙

n(SO2)/mol0.40.80.8

起始物质的量

n(O2)/mol0.240.240.48

S02的平衡转化率/%80ai(12

A.甲中反应的平衡常数小于乙B.该温度下，平衡常数值为400

C.平衡时，丙中c(SC>3)是甲中的2倍D.平衡时，甲中02的转化率大于乙中。2的转化率

15、一定温度下，密闭容器中进行反应：2so2(g)+O2(g)=^2SO3(g))AH<0o测得v正(SO2)

随反应时间(t)的变化如图所示。其中在t2时刻改变了某个条件，下列有关说法正确的是

()

A.ti时平衡常数Ki小于t3时平衡常数K2

B.ti时平衡混合气的Mi>t3时平衡混合气的M2

C.t2时刻改变的条件可能是：升温或缩小容器体积

D.ti时平衡混合气中的SO3的体积分数等于t3时平衡混合气中SO3的体积分数

16、N2O4与NO?之间存在反应：N2O4(g)^^2NO2(g)o将一定量的N2O4放入恒容密闭容

器中，在一定条件下，该反应N2O4、NC)2的消耗速率与自身压强间存在关系：丫32。4)=

2

hp(N2O4),v(NO2)=fo-p(NO2),其中任、近是与反应温度有关的常数。则一定温度下，ki、

心与平衡常数感的关系是后=o

17、恒温、恒压下，在一可变容积的容器中发生如下反应：A(g)+B(g)#C(g)o

⑴若开始时放入ImolA和ImolB,达到平衡后，生成amolC,这时A的物质的量为mol。

⑵若开始时放入3molA和3molB,达到平衡后，生成C的物质的量为mol»

(3)若开始时放入尤molA、2molB和ImolC,达到平衡后，A和C的物质的量分别是ymol和

3amol,则x=moLy=mol。平衡时，B的物质的量______(选填一个编号)。

A.大于2moiB,等于2moiC.小于2molD.可能大于、等于或小于2mol

作出此判断的理由是。

(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3moiC,待再次达到平衡后，C的物质的量分数是。

18、在一定容积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其

化学平衡常数K和温度t的关系如表:

t/℃70080083010001200

K0.60.91.01.72.6

回答下列问题:

(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=。

(2)该反应的正反应为反应(填“吸热”或“放热”)。

(3)某温度下，各物质的平衡浓度符合关系式：3C(CO2)-C(H2)=5C(CO)-C(H2O),试判断此

时的温度为