2027步步高大一轮复习化学鲁科版第11章　第40讲　化学平衡常数及应用

化学平衡常数及应用第11章

第40讲

1.知道化学平衡常数的含义及应用，了解压强平衡常数。2.会用“三段式”法进行平衡常数和平衡转化率的相关计算。复习目标课时精练考点一化学平衡常数考点二“三段式”法计算平衡常数和转化率练真题

明考向内容索引考点三压强平衡常数及简单计算化学平衡常数考点一1.概念在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，即化学平衡常数，用符号

表示。2.表达式对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g)，当在一定温度下达到平衡时，K=____________(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入化学平衡常数表达式中)。

K

应用举例c(CO2)

3.影响化学平衡常数的因素K通常情况下只受

影响，与反应物或生成物的浓度变化、压强变化、是否使用催化剂无关。4.平衡常数的意义及应用(1)判断可逆反应进行的程度K(数值)<10-510-5~105>105反应程度很难进行反应可逆反应接近完全温度

正平衡逆(3)判断可逆反应的热效应吸热放热放热吸热

××√×易错辨析×

2.已知下列反应的平衡常数：①H2(g)+S(s)⥫⥬H2S(g)

K1；②S(s)+O2(g)⥫⥬SO2(g)

K2；则反应H2(g)+SO2(g)⥫⥬O2(g)+H2S(g)的平衡常数K=

(用K1和K2表示)。

归纳总结

温度/℃n(活性炭)/moln(CO2)/molT10.70

T2

0.25√

4.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：化学反应平衡常数温度/℃500800①2H2(g)+CO(g)⥫⥬CH3OH(g)K1(mol-2·L2)2.50.15②H2(g)+CO2(g)⥫⥬H2O(g)+CO(g)K21.02.50③3H2(g)+CO2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g)K3(mol-2·L2)

(1)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3=

(用K1、K2表示)。

K1·K2

化学反应平衡常数温度/℃500800①2H2(g)+CO(g)⥫⥬CH3OH(g)K1(mol-2·L2)2.50.15②H2(g)+CO2(g)⥫⥬H2O(g)+CO(g)K21.02.50③3H2(g)+CO2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g)K3(mol-2·L2)

(2)反应③的ΔH

(填“>”或“<”)0。

化学反应平衡常数温度/℃500800①2H2(g)+CO(g)⥫⥬CH3OH(g)K1(mol-2·L2)2.50.15②H2(g)+CO2(g)⥫⥬H2O(g)+CO(g)K21.02.50③3H2(g)+CO2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g)K3(mol-2·L2)

<

根据K3=K1·K2，500

℃、800

℃时，反应③的平衡常数分别为2.5

mol-2·L2、0.375

mol-2·L2；升温，K减小，平衡左移，正反应为放热反应，所以ΔH<0。(3)500℃时测得反应③在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L-1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v正

(填“>”“=”或“<”)v逆。>

化学反应平衡常数温度/℃500800①2H2(g)+CO(g)⥫⥬CH3OH(g)K1(mol-2·L2)2.50.15②H2(g)+CO2(g)⥫⥬H2O(g)+CO(g)K21.02.50③3H2(g)+CO2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g)K3(mol-2·L2)

反应达平衡后，再任意加入“反应物或生成物”，往往利用Q与K相比，判断平衡的移动或v正与v逆的相对大小。练后反思返回“三段式”法计算平衡常数和转化率考点二1.“三段式”法的计算模式(1)步骤

8×108

2.用H2还原CO2可以在一定条件下合成CH3OH(不考虑副反应)：CO2(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH<0某温度下，恒容密闭容器中，CO2和H2的起始浓度分别为amol·L-1和3amol·L-1，反应平衡时，CH3OH的产率为b，该温度下反应平衡常数为

mol-2·L2。

二、平衡转化率的相关计算3.[2023·湖南，16(2)]聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。在某温度、100kPa下，向反应器中充入1mol气态乙苯发生反应C6H5C2H5(g)⥫⥬C6H5CH==CH2(g)+H2(g)，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75%，需要向反应器中充入

mol水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)。

5

设充入H2O(g)物质的量为x

mol；在某温度、100

kPa下，向反应器中充入1

mol气态乙苯发生已知反应。乙苯的平衡转化率为50%，可列三段式：

C6H5C2H5(g)⥫⥬C6H5CH==CH2(g)+H2(g)n(起始)/mol

1

0

0n(转化)/mol

0.5

0.5

0.5n(平衡)/mol

0.5

0.5

0.5

平衡时混合气体总物质的量为1.5

mol，此时容器的体积为V；当乙苯的平衡转化率为75%，可列三段式：

C6H5C2H5(g)⥫⥬C6H5CH==CH2(g)+H2(g)n(起始)/mol

1

0

0n(转化)/mol

0.75

0.75

0.75n(平衡)/mol

0.25

0.75

0.75

返回压强平衡常数及简单计算考点三1.气体的分压p(B)相同温度下，当某组分气体B单独存在且具有与混合气体总体积相同的体积时，该气体B所具有的压强，称为气体B的分压强，简称气体B的分压，符号为p(B)，单位为Pa或kPa或MPa。气体B的分压p(B)=气体总压p×B的体积分数=气体总压p×B的物质的量分数。

3.列四段式法计算压强平衡常数。例一定温度和催化剂条件下，将1molN2和3molH2充入压强为p0的恒压容器中，测得平衡时N2的转化率为50%，计算该温度下的压强平衡常数(Kp)。

1.SO2与Cl2反应可制得磺酰氯(SO2Cl2)，反应为SO2(g)+Cl2(g)⥫⥬SO2Cl2(g)。按投料比1∶1把SO2与Cl2充入一恒压的密闭容器中发生上述反应，平衡时SO2的转化率与温度T的关系如图所示。若反应一直保持在p压强条件下进行，则M点的压强平衡常数Kp=

(用含p的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×体积分数)。

2.(2025·湖南湘潭模拟预测)水煤气在一定条件下可合成甲醇：CO(g)+2H2(g)⥫⥬CH3OH(g)

ΔH<0。将1molCO和2molH2充入1L恒容密闭容器中，在一定条件下合成甲醇，反应相同时间(2min)时测得不同温度下CO的转化率如图所示：0.5mol·L-1·min-1

(1)温度在1000K下，从反应开始至2min末，这段时间内的反应速率v(H2)=

。

(2)由图可知，在温度低于1050K时，CO的转化率随温度的升高而增大，原因是_________________________________________________________

。

温度低于1050K时，反应速率慢，反应未达到平衡状态，随温度的升高，反应速率加快，相同时间内CO的转化率增大(3)已知c点时容器内气体的压强为pkPa，则在1150K下该反应的压强平衡常数Kp为

(kPa)-2(用含p的代数式表示，Kp是用各气体的分压替代浓度来计算的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。

3.在2L恒容密闭容器中充入4molCO和4molNO，发生反应：2NO(g)+2CO(g)⥫⥬N2(g)+2CO2(g)，平衡时，NO的体积分数与温度(℃)、压强(Pa)的关系如图所示。25%(1)C点NO的平衡转化率为

；若C点在10min达到平衡，则10min内CO的平均反应速率为

。

0.05mol·L-1·min-1

(2)若用物质的量分数代替平衡浓度，则C点时平衡常数Kx的计算式为

。

(3)若起始容器内压强为pPa，则C点时该反应的平衡常数Kp=

(用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压×物质的量分数)。

返回精练真题练真题明考向1.[2025·四川，18(4)]乙二醇是一种应用广泛的化工原料。以甲醛和合成气(CO+H2)为原料制备乙二醇，反应按如下两步进行：①HCHO(g)+CO(g)+H2(g)===HOCH2CHO(l)②HOCH2CHO(l)+H2(g)===HOCH2CH2OH(l)反应中伴随副反应：HCHO(g)+H2(g)===CH3OH(l)若反应在恒容密闭容器中进行，溶剂中甲醛初始浓度为1.0mol·L-1。①反应5h后，羟基乙醛、乙二醇、甲醇的产率分别为38%、8%、10%，则甲醛的平均消耗速率v=

mol·L-1·h-1。0.112

②溶剂中H2和CO浓度分别保持为1.0×10-4mol·L-1、6.0×10-4mol·L-1，羟基乙醛、乙二醇、甲醇的平衡产率分别为18%、34%、14%，生成乙二醇的平衡常数K=

(mol·L-1)-3(科学记数，保留小数点后2位)。1.67×1011

2.[2025·安徽，17(4)(5)]甲烷和二氧化碳重整是制取合成气(CO和H2)的重要方法，主要反应有③CH4(g)+CO2(g)⥫⥬2CO(g)+2H2(g)④CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g)⑤CH4(g)+H2O(g)⥫⥬CO(g)+3H2(g)(4)恒温恒容条件下，可提高CH4平衡转化率的措施有

(填序号)。a.增加原料中CH4的量b.增加原料中CO2的量c.通入Ar气b

增加原料中CH4的量，反应③和反应⑤平衡正向移动，但CH4的平衡转化率降低，故a错误；增加原料中CO2的量，反应③平衡正向移动，CH4的平衡转化率增大，故b正确；恒容条件下通入Ar气，体系压强增大，但各反应物浓度不变，平衡不移动，CH4转化率不变，故c错误。(5)恒温恒压密闭容器中，投入不同物质的量之比的CH4/CO2/Ar混合气，投料组成与CH4和CO2的平衡转化率之间的关系如图。ⅰ.投料组成中Ar含量下降，平衡体系中n(CO)∶n(H2)的值将

(填“增大”“减小”或“不变”)。增大

由题图知，随着投料组成中Ar含量下降，CO2的平衡转化率大于CH4的平衡转化率，说明反应④正向进行程度大于反应⑤正向进行程度，故平衡体系中n(CO)∶n(H2)的值将增大。ⅱ.若平衡时Ar的分压为pkPa，根据a、b两点计算反应⑤的平衡常数Kp=______(kPa)2(用含p的代数式表示，Kp是用分压代替浓度计算的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。

设初始投料：n(CH4)=4

mol、n(CO2)=4

mol、n(Ar)=2

mol，平衡时，甲烷转化率为20%，二氧化碳的转化率为30%，则平衡时：n(CH4)=4

mol-4

mol×20%=3.2

mol；n(CO2)=4

mol-4

mol×30%=2.8

mol；根据碳元素守恒：n(CO)=8

mol-n(CH4)-n(CO2)=8

mol-3.2

mol-2.8

mol=2

mol；根据氧元素守恒：n(H2O)=8

mol-n(CO)-2n(CO2)=8

mol-2

mol-2×2.8

mol=0.4

mol；

返回精练高频考点提升关键能力课时精练对一对题号12345678答案CACCBBCB题号910答案CD答案12345678910111213答案1234567891011121311.

12.

13.①1016

②105

105

12345678910111213答案√12345678910111213答案

12345678910111213答案√12345678910111213答案

3.在25℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的起始浓度和平衡浓度如下表，下列说法错误的是A.反应达到平衡时，X的转化率为50%B.反应可表示为X+3Y⥫⥬2Z，平衡常数为1600mol-2·L2C.其他条件不变时，增大压强可使平衡常数增大D.改变温度可以改变该反应的平衡常数物质XYZ起始浓度/(mol·L-1)0.10.20平衡浓度/(mol·L-1)0.050.050.1√12345678910111213答案

12345678910111213答案4.T

℃下，分别向恒为1L的恒温密闭容器甲、恒为1L的绝热密闭容器乙中加入0.1molA和0.4molB，发生反应：A(g)+B(g)⥫⥬C(g)+D(g)

ΔH<0，两容器中A的转化率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是A.若40s后加入催化剂，则曲线Ⅰ中A的平衡

转化率会增大B.曲线Ⅰ、Ⅱ对应反应的平衡常数：K(Ⅰ)>

K(Ⅱ)C.a点的v正大于b点的v逆D.0~40s内，曲线Ⅱ中B的平均反应速率vB=5.0×10-4mol·L-1·s-112345678910111213答案√12345678910111213答案

40

s后反应已经达到平衡状态，催化剂不能改变平衡转化率，A项错误；曲线Ⅰ先出现拐点，说明温度更高，反应放热，则曲线Ⅰ是绝热密闭容器乙的曲线，由于反应放热，温度升高平衡逆向移动，K(Ⅰ)小于K(Ⅱ)，B项错误；a、b两点转化率相同，则两者浓度相同，两点都向正反应方向进行，v正都大于v逆，a点温度更高，则a点的v正大于b点的v逆，C项正确；40

s时，曲线Ⅱ的转化率为25%，0~40

s内，A、B转化的浓度均为0.1

mol·L-1×25%=0.025

mol·L-1，vB=6.25×10-4

mol·L-1·s-1，D项错误。

√12345678910111213答案12345678910111213答案

6.(2026·长沙调研)镁是组成航空航天材料的重要元素，可由碳真空热还原MgO制得，主要反应为C(s)+MgO(s)⥫⥬Mg(s)+CO(g)。下列说法错误的是A.该反应的平衡常数K=c(CO)B.将容器体积压缩为原来的一半，当体系再次

达到平衡时，CO的浓度增大C.一定温度下，减小CO的浓度，平衡正向移动，平衡常数不变D.如图，当温度升高时，该反应的化学平衡常数K增大12345678910111213答案√12345678910111213答案

该反应中只有CO是气体，则该反应的平衡常数K=c(CO)，A正确；温度不变，则平衡常数不变，因此当体系再次达到平衡时，CO的浓度不变，B错误；减小CO的浓度，平衡正向移动，温度不变，平衡常数不变，C正确；由图像知，该反应为吸热反应，则升高温度，平衡正向移动，该反应的化学平衡常数K增大，D正确。

√12345678910111213答案12345678910111213答案

反应①W(s)⥫⥬X(s)+Y(s)+2Z(g)的平衡常数Kp=p2(Z)=1.0×104

Pa2，p(Z)=1.0×102

Pa=0.1

kPa，设到达平衡时M(g)的分压减小x

kPa，可列三段式：

Z(g)+M(g)⥫⥬2N(g)初始量/kPa

20.0变化量/kPa

x

2x平衡量/kPa

0.1

20.0-x

2x0.1

kPa+(20.0-x)kPa+2x

kPa=32.5

kPa，解得x=12.4，p(N)=24.8

kPa，A正确；12345678910111213答案

8.(2022·重庆，14)两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。反应1：NH4HCO3(s)⥫⥬NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)

p1=3.6×104Pa反应2：2NaHCO3(s)⥫⥬Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)

p2=4×103Pa该温度下，刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体，平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是A.反应2的平衡常数为4×106Pa2B.通入NH3，再次平衡后，总压强增大C.平衡后总压强为4.36×105PaD.缩小体积，再次平衡后总压强不变√12345678910111213答案

12345678910111213答案9.催化醇解反应可用于制备甲醇和乙酸己酯，该反应的化学方程式为CH3COOCH3(l)+C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)+CH3OH(l)。反应物按物质的量之比1∶1投料，在温度分别为340K、350K下反应，测得乙酸甲酯转化率(α)随时间(t)的变化关系如图所示。下列说法错误的是A.该醇解反应的ΔH>0B.及时分离出甲醇，有利于提高转化率C.A、B、C、D四点中，v正最大的点是CD.350K时，以物质的量分数代替平衡浓

度的化学平衡常数Kx=2.25√12345678910111213答案12345678910111213答案

根据图像，①最先达到化学平衡，故①的速率快，说明①对应的温度是350

K，温度升高，平衡时转化率增大，说明反应正向是吸热的，所以ΔH>0，A正确；及时分离出甲醇，平衡正向移动，有利于提高转化率，B正确；温度越高反应速率越快，根据图像可知，A点反应向正反应方向进行，C点已达到平衡，随着反应的进行，v正逐渐减小，因此A点v正最大，C错误；12345678910111213答案

12345678910111213答案√12345678