化学平衡状态 化学平衡常数-2025年新高二化学暑假专项提升（人教版）学生版

第04讲化学平衡状态化学平衡常数

/学飞目标¥

i.知道可逆反应概念，认识化学平衡状态的特征，理解化学平衡的判断方法。

2.认识化学平衡常数是表示反应限度的物理量，知道化学平衡常数的含义并能进行有关

计算。

3.了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的联系。

产学习重

1.化学平衡状态的判断。

2.化学平衡常数的计算。

［沟学习难

1.化学平衡状态的判断。

2.应用化学平衡常数进行计算。

［函基础知识

你吧吗?I

氯气能与水反应，为何溶液中还存在C12分子？

一'可逆反应

在相同条件下，既能向__________方向进行，同时又能向__________方向进

概念

行的反应

双向可逆反应分为方向相反的两个反应方向:__________反应方向和___________

性反应方向

双同正、逆反应是在__________条件下，__________进行

三特征

性

共存反应物与生成物__________（反应物的转化率小王100%）

性

氨是合成氨厂的主要产品，是按一定比例混合的氢气和氮气在氨合成塔中催化剂的作用下

加压合成制得。准确测定氨合成塔进出口气中的氨含量，对分析判断氨合成塔进出口气的气体

组成及合成塔的工况具有重要意义，能为工艺生产提供重要的参考数据。

化学平衡状态的建立

在一定条件下，把N2、H2通入容积的密闭容器中，或把NH3通入

容积的密闭容器中，平衡的建立过程如下:

-----H

----H2

2-----NH

图像一立3

------电

0bt\t1oht

图1图2

N2、H2浓度最大，V（正）NH3最大，V（正）一__________;N2>H2浓度为

反应开始__________;NH3浓度为0,v（逆）0,v（逆）=0

=0

N2与H2随着反应的进行，其浓度随着__________的分解，其浓度逐渐

逐渐__________,V正逐渐____________,y逆逐渐___________,而C（N2）、

反应过程

__________,而c（NH3）逐渐增大，C（H2）逐渐增大，V正逐渐__________

V逆逐渐增大

h时刻，v（正）=忧逆）,混合物中/2时刻起，它们的浓度不再__________，V正

达到平衡

各组分的浓度保持不变=丫逆，反应达到平衡

通过上述两例说明，平衡的建立与建立的途径o

二'化学平衡

1.概念

在一定条件下的反应体系中，当正、逆反应速率时，反应物和生成

物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，表明该反应中物质的转化达到了“限度”,

这时的状态称之为化学平衡状态，简称化学平衡。

2.化学平衡的建立

化学平衡条件①可逆反应；②封闭体系中；③一定的反应条件（温度、压强等）

状态的建①可加入反应物，从正反应开始；②可加入生成物，从逆反应开始；③

途径也可同时加入反应物和生成物，从正、逆向同时开始

立

绘制“反应速率一时间”图像，表示从正反应开始建立化学平衡状态的过程。

反应速率

C反最大，。正最大

\C反1

弋

。正二。逆产0

C反、唯各自保持不变

/。逆1（表面静止，实质动态平衡）

c生为0,。逆为（）

4时间

3.平衡特征

七大特征化学平衡

逆（研究对适用于__________反应

象）

动（动态特建立平衡后，正、逆反应仍在进行，属于__________平衡，可用___________

征）法证明

等（平衡实D（正）=V（逆））邦（正、逆反应速率相等，但不等于零）

质）

定（平衡结达平衡后，反应混合物中各组分的__________或__________不变（不可理解

果）为相等）

移（平衡移化学平衡其存在是有条件的、暂时的，浓度、温度、压强条件变化时平衡

动）会发生相应移动

同（等效平外界条件同，同一可逆反应从不同方向（正向、逆向、双向）达到的平衡状

衡）态__________

恒（定量特一定温度下，化学平衡常数保持__________

征）

4.化学平衡状态的判断方法

（1）本质标志

正逆反应速率相等、各组分的量保持不变。

项目mA(g)+»B(g)pC(g)+qD(g)是否平衡

在单位时间内消耗了机molA的同时生成了mmolA—

正反应速率

在单位时间内消耗了nmolB的同时消耗了pmolC—

逆反应速率

在单位时间内生成了nmolB的同时消耗了qmolD—

关系

u正(A)•v逆(B)=〃z・TI—

（2）等价标志

项目mA(g)+??B(g)-——pC(g)+qD(g)［只有A为有色气体］是否平衡

各物质的物质的量或物质的量的分数一定—

各物质的质量或质量分数一定—

混合体系中各气体的体积或体积分数一定—

各组分的含总物质的量一定—

量A物质断裂的化学键与A物质形成的化学键的物质的量相—

等

气体的颜色不变—

任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变时，体

温度—

系温度一定时

（3）特殊标志

项目mA(g)+〃B(g)--pC(g)+qD(g)是否平衡

当m+“初时，总压强一定（其它条件一定）—

压强

当机+时，总压强一定（其它条件一定）—

混合气体的平

当m+〃=p+q时，M一定—

均相对分子质

当机+历切时，M一定

量—

C(s)+C02(g)-2C0(g)S一定)—

密度

N2(g)+3H2(g)——2NH3(g)(p—定)—

（体积不变）

H2(g)+I2(g)——2HI(g)(p一定)—

&易错提醒

❶审题时，一看题干条件：恒温恒容或恒温恒压或绝热容器；二看化学反应特点（物质状

态、气体计量系数）：全部是气体参与，是等体积反应还是非等体积反应。

❷判断可逆反应是否达到平衡时，容易犯以下错误：①若反应前后气体体积不变，则混

合气体总体积、总压强、总物质的量、混合气体平均相对分子质量保持定值不能说明反应达

到平衡状态；②若反应物和生成物的物质的量之比等于化学计算数之比，不能说明达到平衡

状态；③若反应前后气体的密度一定，不能说明一定达到平衡状态。

在一定温度下，化学平衡体系中反应物浓度与生成物浓度之间有什么关系？

在4576c时，反应体系H2（g）+l2（g）=2Hl（g）中各物质的浓度

起始浓度/mol・L」平衡浓度/mol・L-i平衡时

C2(HI)

C(H2)C(h)c(HI)C(H2)c(L)c(HI)

C(H2)-C(I2)

1.197x10-26.944x10-305.617x10-35.936x10"1.270X10248.37

1.228x10-29.964X10-303.841x10-31.524X10-31.687x1O-248.62

1.201X10-28.403X10-304.580x10-39.733X10-41.486X10-249.54

001.520x10-21.696X10-31.696X10-31.181X10-248.49

001.287x10-21.433x10-31.433X1031.000x1O-248.70

003.777xl(y24.213x10-34.213x10-32.934xl(y248.50

导*平均值

C（H2）-C（l2）48.70

温度177℃227℃426.5℃427℃

02(HI)

12080.35448.2

C(H2)・C(12)

我们可以发现以下规律:

（1）无论该反应从正同进行还是从逆向进行‘平衡时,只要----------一定,福特的

值近似相等。

02（印）

（2）无论反应物或生成物的如何改变，平衡时只要一定

C（H2）-C（l2）

的值也近似相等。

（3）常数与反应物的大小无关；与正向建立还是逆向建立平衡无关。

（4）改变，该常数也发生改变。

三'化学平衡常数

1.概念

在一定温度下，当一个反应达到化学平衡时,生成物浓度幕之积与反应物浓度

累之积的比值是一个常数,即化学平衡常数，用符号表示。

2.化学平衡常数的表达式

砥C）•理D）

当（）（）在一定温度下达到化学平衡时，K=

mA(g)+nB(g)pCg+qDg产⑻上⑻。

3.化学平衡常数的意义

平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。

①K值__________,表示反应进行得越完全,反应物的转化率越大。

②当K>105时，该反应就进行的基本完全了。K值越小，表示反应进行得越不完全，反应

物的转化率越小。当KCIO-时，该反应很难发生。

③判断反应的AH：若升高温度，K值增大，则正反应为反应；若升高温度，

K值减小，则正反应为反应

4.影响因素

内因：不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。

外因：在化学方程式一定的情况下，K只受影响，与反应物或生成物的浓度变

化无关，与压强变化、是否使用催化剂无关。

5.浓度商

对于一般的可逆反应,mA(g)+nB(g)/?C(g)+qD(g),在任意时刻的；:R;称为浓

度商，常用仪表示，即。c=需喘^根据K与2判断判断正在进行的可逆是否平衡及反

应向何方向进行：

①Qc<K,反应向反应方向进行

②Qc=K,反应处于

③Qc>K,反应向反应方向进行

6.压强平衡常数(Kp)

在化学平衡体系中，用各气体物质的

含义

分压替代浓度计算的平衡常数

如Nz(g)+3H2(g)一^2NH3(g)

表达式2

广P(NH3)

P3

"p(N2).p(H2)

分压某气体的分压=气体总压强x该气体

计算的体积分数(或物质的量分数)

及易错灌醒

1.平衡常数K的书写

①固体或纯液体和液态水不列入平衡常数的表达式中(注意有机反应中的H20则应写入)。

②平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关，如N2+3H2=2NH3,K=a,则有:

；。

2NH3^^N2+3H2,K'=5!N2+|H2NH3,K"=,

③对于给定的化学方程式，正逆反应的平衡常数互为倒数。

2.K值的大小只能预示着某种可逆反应向某方向进行的最大程度，但不能预示反应达到平

衡所需时间。

四、化学平衡常数的计算

“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意准确地列出起始量、

变化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。

1.分析三个量

起始量、变化量、平衡量。

2.明确三个关系

①对于同一反应物，起始量一变化量=平衡量。

②对于同一生成物，起始量+变化量=平衡量。

③各物质的转化量之比等于各物质的化学计量数之比。

3.计算模式

对以下反应：加A(g)+〃B(g)RpC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量分别为a、b,达

到平衡后，A的消耗量为mxmol,容器容积为VL。

机A(g)+〃B(g)pC(g)+qD(g)

起始/molab00

变化/molmxnxpxqx

平衡/mola—mxb~nxpxqx

（钞•（钟

则有①平衡常数：K=

a-mxb-nx

（一^-产（—T-）"

n—

②A的平衡浓度：c（A）=—mol-L-'o

③A的转化率：a(A尸詈xlOO%,«(A)：a(B尸詈：等=普

n—ryiY

④A的体积分数：夕小尸中KB^xlOO%。

p(平)a+b+0+q一加一〃)工

⑤平衡压强与起始压强之比:

p(始)a+b

0MA)+"M(B)

⑥混合气体的平均密度p（混）=，。

Vg1

、口A」,,,,m—"AZ（B）—[

⑦/s气体的平均摩小质重M=小+皿…—耽g.mol。

实际产量

⑧生成物的产率：实际产量（指生成物）占理论产量的百分数，即产率=金兰年X100%。

一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。

Q考点剖析

考点一：可逆反应

1.（2022•广西三新教学教学质量测评4月考）在一定温度下，容器内某一反应

中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图，下列表述正确的是

A.反应的化学方程式：2M-N

B.力时，正、逆反应速率相等，达到平衡

C.打时，正反应速率大于逆反应速率

D.人时N的浓度是M浓度的2倍

考点二：化学平衡状态判断

（2023•四川乐山市高二下学期开学考）在恒容绝热的密闭容器中发生反应:

N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）,AH<0o下列能说明该反应一定达到化学平衡状态的是

A.混合气体的密度不变B.容器温度不变

C.2。正(NH3)=3D逆(H2)D.C(N2)=C(NH3)

考点三：化学平衡常数表达式

（2023•重庆市高二上学期12月调研）可逆反应2so2（g）+02（g）2so3(g),

某温度下的平衡常数为K（后1）,反应热为保持温度不变，将方程式的书写作如下改变,

则AH和K的相应变化为

A.写成4so2（g）+2O2（g）=4SO3（g）,AH,K均扩大了一倍

B.写成4so2（g）+2O2（g）=4SO3（g）,AH扩大了一倍，K保持不变

C.写成2so3（g）=2SO2（g）+O2（g）,AH,K变为原来的相反数

D.写成2so3（g）=2SO2（g）+O2（g）,AH变为原来相反数，K变为原来的倒数

考点四：化学平衡的有关计算

（2023•湖北宜昌市协作体高二上学期期中）一定温度下，向体积为2L的恒容

密闭容器中通入CO、H2、CH30H,发生反应i(CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)AH=akJ-mol

-1）,其中X、Y的物质的量与时间的关系如图所示，反应进行1min时三种物质的体积分数均

相等。

①Y为（填化学式）。

②0〜1min时v（CO）为moLLFmirTi。

③该温度下，该反应的平衡常数隆=

考点五：浓度燧考查

5.（2023•北京丰台区高二上学期期末）一定温度下，反应b（g）+H2（g）2HI(g)

在密闭容器中达到平衡时，测得容器内C（I2）=O.UmmoLL-1、c（H2）=0.11mmol-Lc（HI）=

0.78mmol-L-io相同温度下，按下列4组初始浓度进行实验，反应逆向进行的是

ABCD

c(b)/mmol-L-10.220.440.111.00

c(H2)/mmol-L-10.220.440.441.00

c(HI)/mmol-L-11.563.001.568.00

:域基础达标

-------------------IIIIIIHIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII--------------------

1.(2023•北京房山区高二上学期期中)某温度下，在恒容密闭容器中发生反应：H2(g)

+b(g)=2HI(g)AH<0,下列情况代表该反应已达平衡的是

A.m和b全部转化为HIB.混合气体颜色不再发生变化

C.H2、12、HI三者的浓度相等D.容器内压强不再发生变化

2.(2023•河南安阳市高二上学期期中)常温下，向体积可变的密闭容器中加入b(s)和

K2c2O4(s)发生反应：b(s)+K2c2O4(s)=2KI(s)+2CO2(g),达到平衡时P(CO2)=akPa,保持

温度不变，将体积压缩至原来的半，达到第二次平衡时，测得p(CO2)=bkPa。下列推断正确

的是

A.b=2aB.b=aC.2b=aD.b>a

3.(2022•河南邢台高二上学期第一次月考)已知相同条件下：(1)2H2O(g)=O2(g)+2H2(g)

Ki；(2)Cl2(g)+H2=2HCl(g)6(3)2Cl2(g)+2H2O(g)=4HCl(g)+O2(g)则K、％、

K3的关系正确的是

A.K3=KI+K:?B.仆=得C.K3=KIMD.K3=KLK+

4.(2023・四川雅安市高二上学期期末)汽车尾气处理的反应为2NO(g)+2CO(g)=N2(g)

1

+2CO2(g)△H=-746kJ-moro下列说法正确的是

A.升高温度可使v正增大、v逆减小

B.使用高效催化剂可以提高活化分子的百分含量

C.反应达到化学平衡状态时，2V正(NO)=v逆(N2)

D.CO和CO2的物质的量相等时，反应达到化学平衡状态

5.(2023•湖南邵阳市武冈市高二上学期期中)在一定温度下的容积不变的密闭容器中发

生反应：2so2(g)+O2(g)=2SO3(g)。下列不能说明反应达到平衡状态的是

A.各物质的浓度不再变化B.混合物的密度不再变化

C.SO2的体积分数不再变化D.气体的压强不再变化

6.(2023•江苏南通如东县高二上学期月考改编)某温度下气体反应体系达到化学平衡，

平衡常数K=M;温,下列说法正确的是

A.该反应的化学方程式为2E(g)+F(g)=A(g)+2B(g)

B.降低温度，正反应速率增大

C.该温度时，v(F)=v(A)则反应达到平衡状态

D.增大c(A)、c(B),K增大

7.(2023・贵州遵义市高二上学期期中)Bodensteins研究表明，反应2Hl(g)=H2(g)+b(g)

在温度为时，体积为1L的密闭容器中，气体混合物中HI的物质的量分数)0(m)与反应时

间/的关系如表所示：

起始物质“min020406080100

1molHI9（HI）/%1009184818080

该反应的正反应速率v正=卜正,2(m)，逆反应速率V逆=卜逆0(112>。(12),k正、k逆为速率常数，则

/值为

A.T7B.64C.JD.8

o4o

8.(2023・湖南怀化高二上学期期中节选)合成气(主要成分为CO、H2及少量CO、H2O)

在工业上有广泛用途。

合成甲醇的主要反应为：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)AH<0o将CO与H2混合气体充

入密闭容器中，投料比席?=*测得平衡时混合气体中CHaOH的物质的量分数[研CH3OHK)]

与温度(T)、压强(p)之间的关系如图所示。

①Ti、pi时，CO的转化率为(保留3位有效数字)；压强平衡常数4=

(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物质的量分数，用含pi的代数式表

示)。在该条件下，若CO、H2、CH30H气体的起始物质的量之比为2：1：2,则反应开始时

v(CO)正v(CO)逆。

②恒温恒容条件下，下列叙述不能说明反应达到化学平衡状态的是O

A.CO、H2的物质的量浓度不再随时间的变化而变化

B.混合气体的平均摩尔质量不再随时间的变化而变化

C.混合气体的密度不再随时间的变化而变化

D.若将容器改为绝热恒容容器时，平衡常数K不随时间变化而变化

I过关检测

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII1IIIII—

1.(2023•北京昌平区高二上学期期末)一定温度下的密闭容器中，发生可逆反应H2(g)

+I2(g)=2HI(g),下列情况不熊说明该反应达到平衡状态的是

A.H2、b、HI的浓度不再改变

B.浓度商等于化学平衡常数

C.单位时间内生成〃molH2,同时生成2〃molHI

D.容器的总压强不再变化

2.(2023•北京顺义区高二上学期期末)一定温度下，在定容密闭容器中发生反应：CO(g)

{IJ

+H2O(g)W?CO2(g)+H2(g)o下列能证明反应达到化学平衡状态的是

A.体系压强不再变化

B.CO的浓度不再变化

C.容器内气体总质量不再变化

D.生成的CO2与消耗的CO物质的量比为1：1

3.(2023•北京丰台区高二上学期期中)在一定温度下的恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g)

+O2(g)=2so3(g),下列证据能说明反应一定达到化学平衡状态的是

A.单位时间内消耗2〃molSO2,同时生成2〃molSO3

B.体系内物质的总质量保持不变

C.SO2、。2、SO3同时在容器中存在

D.Q=K

4.(2023•云南昆明市寻旬县高二上学期期中改编)在容积不变的密闭容器中发生反应：

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)AH<0,830℃时反应的平衡常数是L0,下列说法正确的

是

A.容器内的压强不变时，说明反应达到平衡状态

B.若平衡时移走CO2,化学反应速率加快

C.830℃时，充入0.1molCO和0.3molH2O保持温度不变，CO平衡转化率为75%

D.1000℃时，K<1,某时亥UCO2、H?、CO和H2O的浓度均为0.05molLr,此时平衡

向正反应方向移动

年山西运城市上学期月月考)已知：

5.(2022102NO(g)+2ICl(g)2NOCl(g)+l2(g)Kpi

2NOCl(g)=2NO(g)+Cl2(g)6

则反应2ICl(g)-b(g)+Cb(g)的K为

A.KPI+KP2B.Kpr&>2C.Kpi—Kp2D.钟

Ap2

6.(2023•新疆生产建设兵团部分名校高二上学期期中)T℃下，向某容积为2L的恒容密

闭容器中充入1molN?、3molH2,发生反应N?(g)+3H2(g)=2NH3(g),反应过程中容器内

的总压强随时间的变化如图所示，下列有关说法正确的是

B.0〜力min内，v(NH3)=-mol-L^min1

C.Bmin时，NH3的体积分数为60%

D.T℃下的平衡常数

7.(2023•重庆市北桔区高二上学期期末)一定温度下，把5molA和5molB混合盛入容

积为2L的密闭容器里，发生如下反应：3A(g)+B(g)==xC(g)+2D(g),经10s反应达平衡，

在此10s内C的平均反应速率为0.2mol.LFs-I同时生成2moiD,下列叙述中不正确的是

A.冗=4

B.该温度下，此反应的平衡常数K=32

C.反应达到平衡状态时A的转化率为60%

D.反应达到平衡状态时，相同条件下容器内气体的压强与起始时压强之比为6：5

8.(2023•吉林吉林市高二上学期期中)在一定温度下的密闭容器中，加