高考化学一轮复习 同步课件 大单元四　第十一章　第40讲　化学平衡状态与化学平衡常数（浙江版）

化学平衡状态与化学平衡常数第十一章

第40讲

1.理解化学反应的可逆性，能利用图像、数据等描述化学平衡的建立过程。2.理解化学平衡的含义，并能根据反应情况判断可逆反应是否达到平衡。3.知道化学平衡常数的含义及其表示方法，能通过化学平衡常数进行有关计算。复习目标课时精练考点一可逆反应化学平衡状态考点二化学平衡常数考点三“三段式法”计算平衡常数和转化率练真题

明考向内容索引可逆反应化学平衡状态考点一1.可逆反应在同一条件下，既可以向

进行，同时又能向

进行的化学反应。2.化学平衡状态(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。正反应方向逆反应方向可逆相等(2)建立过程绘制“反应速率-时间”图像，表示从正反应开始建立化学平衡状态的过程。(3)平衡特征可逆反应动态平衡v正v逆质量或浓度易错辨析1.Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O为可逆反应(

)2.化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等(

)3.化学反应达到平衡后，反应物和生成物的浓度或百分含量相等(

)4.一定条件下反应N2+3H2⥫⥬2NH3达到平衡时，3v正(H2)=2v逆(NH3)(

)5.恒温恒容下进行的可逆反应：2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g)，当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时，反应达到平衡状态(

)×√×××一、可逆反应的特征1.一定条件下，对于可逆反应X(g)+3Y(g)⥫⥬2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.08mol·L-1，则下列判断正确的是A.c1∶c2=3∶1B.平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3C.X、Y的转化率不相等D.c1的取值范围为0<c1<0.14mol·L-1√

反应物的平衡浓度之比为1∶3，与反应的化学计量数之比相等，则转化浓度之比亦为1∶3，故c1∶c2=1∶3，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且v生成(Y)∶v生成(Z)=3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知0<c1<0.14

mol·L-1，D正确。二、化学平衡状态的判断方法2.在一定温度下的恒容密闭容器中，分别发生以下四个化学反应：①2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g)、②I2(g)+H2(g)⥫⥬2HI(g)、③C(s)+CO2(g)⥫⥬2CO(g)、④NH2COONH4(s)⥫⥬2NH3(g)+CO2(g)，当下列物理量不再发生变化时，能否说明各反应达到平衡状态，完成下列表格：不再发生变化的物理量达到平衡状态的化学反应(填序号)混合气体的压强

混合气体的密度

混合气体的总物质的量

混合气体的平均相对分子质量

混合气体的颜色

某种气体的百分含量

①③④③④①③④①③②①②③3.将4molCO和4molH2S通入一固定容积的密闭容器中发生反应：CO(g)+H2S(g)⥫⥬COS(g)+H2(g)

ΔH=-38.8kJ·mol-1。CO的转化率随温度的变化关系如图所示。a点

(填“是”或“不是”)平衡状态，判断的理由是_______________________________________________________

。不是 a点升高温度，CO转化率提高，若为平衡状态，反应为放热反应，升高温度后，平衡逆移，CO转化率会减小归纳总结

返回化学平衡常数考点二1.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

c(CO2)应用举例

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温度K<10-510-5~105>105反应程度很难进行反应可逆反应接近完全

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

二、平衡常数的简单计算及应用3.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)K12.50.15②H2(g)+CO2(g)⥫⥬H2O(g)+CO(g)K21.02.50③3H2(g)+CO2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g)K3

(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)。化学反应平衡常数温度/℃500800①2H2(g)+CO(g)⥫⥬CH3OH(g)K12.50.15②H2(g)+CO2(g)⥫⥬H2O(g)+CO(g)K21.02.50③3H2(g)+CO2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g)K3

K1·K2

(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)K12.50.15②H2(g)+CO2(g)⥫⥬H2O(g)+CO(g)K21.02.50③3H2(g)+CO2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g)K3

<

根据K3=K1·K2，500

℃、800

℃时，反应③的平衡常数分别为2.5、0.375；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)K12.50.15②H2(g)+CO2(g)⥫⥬H2O(g)+CO(g)K21.02.50③3H2(g)+CO2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g)K3

>

练后反思反应达平衡后，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。返回“三段式法”计算平衡常数和转化率考点三1.“三段式”法的计算模式(1)步骤：

1.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3a

mol·L-1，反应平衡时，CH3OH的产率为b，该温度下反应平衡常数的值为

。

2.(2025·浙江模拟预测)利用CO2与H2的还原反应可以得到CH3OH，该反应一般认为通过以下步骤进行：①CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g)

ΔH1=+41kJ·mol-1②CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)

ΔH2=-90kJ·mol-1合成总反应的起始比例为n(H2)∶n(CO2)=3∶1，在T=210℃、p=5×105Pa的条件下达到平衡，且已知平衡时体系中甲醇的物质的量分数为0.15，则CO2的平衡转化率为

(保留2位小数)。46.15%

返回精练真题练真题明考向1.[2025·安徽，17(2)]通过甲酸分解可获得超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解反应：①HCOOH(g)===CO(g)+H2O(g)

ΔH1=+26.3kJ·mol-1②HCOOH(g)===CO2(g)+H2(g)

ΔH2=-14.9kJ·mol-1一定温度下，向恒容密闭容器中通入一定量的HCOOH(g)，发生上述两个分解反应，下列说法中能表明反应达到平衡状态的是

(填标号)。a.气体密度不变b.气体总压强不变c.H2O(g)的浓度不变d.CO和CO2的物质的量相等bc

该反应中反应物、生成物均为气体，气体总质量不变，容器恒容，则气体密度始终不变，故a错误；反应①和②反应前后气体分子数均不相等，气体总压强为变量，则气体总压强不变可以说明反应达到平衡状态，故b正确；H2O(g)的浓度不变，则反应体系中各物质浓度均不变，可以说明反应达到平衡状态，故c正确；CO和CO2的物质的量相等，不能说明各物质浓度不变，不能说明反应达到平衡状态，故d错误。2.[2024·浙江1月选考，19(2)②]反应Ⅲ：CO2(g)+H2(g)⥫⥬HCOOH(g)

ΔH3在恒温、恒容的密闭容器中进行，CO2和H2的投料浓度均为1.0mol·L-1，平衡常数K=2.4×10-8，则CO2的平衡转化率为

。2.4×10-6%

3.[2023·浙江6月选考，19(2)①]已知水煤气变换反应：CO(g)+H2O(g)⥫⥬CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.2kJ·mol-1。恒定总压1.70MPa和水碳比[n(H2O)/n(CO)=12∶5]投料，在不同条件下达到平衡时CO2和H2的分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表：

p(CO2)/MPap(H2)/MPap(CH4)/MPa条件10.400.400条件20.420.360.02在条件1下，水煤气变换反应的平衡常数K=

。2

8×108

返回精练高频考点提升关键能力课时精练对一对题号1234567答案CCAACAD题号891011答案BDCC答案12345678910111213答案1234567891011121312.(1)放热(2)<

(3)2.713.①0.112

②1.67×10111.下列过程与可逆反应无关的是A.高炉炼铁排放的尾气，随高炉的高度增加，CO的比例不变B.氯气溶于水，溶液中既存在Cl-也存在Cl2C.铜和浓硫酸在加热条件下能反应，不加热不能反应D.SO2和O2在接触室中反应生成SO312345678910111213答案√12345678910111213答案

高炉炼铁中CO比例不变说明反应达到化学平衡，存在可逆反应，A不符合题意；Cl2溶于水：Cl2+H2O⥫⥬HClO+H++Cl-，该反应是可逆反应，溶液中既存在Cl-也存在Cl2，B不符合题意；铜与浓硫酸在加热时发生的反应为Cu+2H2SO4(浓)

CuSO4+SO2↑+2H2O，常温下不反应，这是一个不可逆反应，C符合题意；SO2与O2生成SO3是典型的可逆反应：2SO2+O2

2SO3，D不符合题意。2.关于化学平衡常数，下列说法不正确的是A.化学平衡常数不随反应物或生成物的浓度的改变而改变B.对于一定温度下的同一个反应，其正反应和逆反应的化学平衡常数的

乘积等于1C.温度越高，K值越大D.化学平衡常数随温度的改变而改变12345678910111213答案√

平衡常数越大，说明可逆反应进行的程度越大，反应可能是吸热反应也可能是放热反应，升温，平衡向吸热反应方向移动，平衡常数不一定增大，C错误。3.在密闭容器中进行反应：X2(g)+Y2(g)⥫⥬2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.2mol·L-1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是A.Z为0.3mol·L-1

B.Y2为0.4mol·L-1C.X2为0.2mol·L-1

D.Z为0.4mol·L-112345678910111213答案√

若X2完全转化为Z，则X2、Y2、Z的浓度分别是0

mol·L-1、0.2

mol·L-1、0.4

mol·L-1；若Z完全转化为X2、Y2，则X2、Y2、Z的浓度分别是0.2

mol·L-1、0.4

mol·L-1、0

mol·L-1；反应为可逆反应，反应物不能完全转化，所以0<c(X2)<0.2

mol·L-1，0.2

mol·L-1<c(Y2)<0.4

mol·L-1，0<c(Z)<0.4

mol·L-1。12345678910111213答案4.一定温度下，向一体积不变的密闭容器中加入一定量的SO2和O2，发生反应：2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g)

ΔH=-196.6kJ·mol-1。下列有关该反应的叙述正确的是A.达到平衡状态时，正、逆反应速率相等B.达到平衡状态时，SO2和O2的浓度都为0C.若起始时加入2molSO2和1molO2，则达平衡时放出的热量为196.6kJD.若反应达到平衡状态后，2min时生成amolSO3，则4min时生成2amolSO312345678910111213答案√

该反应为可逆反应，达到平衡状态时，反应物不能完全转化为生成物，所以SO2和O2的浓度不等于0，B错误；因为是可逆反应，所以消耗的SO2的物质的量小于2

mol、消耗O2的物质的量小于1

mol，放出的热量小于196.6

kJ，C错误；反应达到平衡状态时，各物质的物质的量不变，2~4

min三氧化硫的物质的量不变，为a

mol，D错误。12345678910111213答案5.(2025·浙江Z20名校联盟模拟)下列说法不正确的是A.依据相同温度下可逆反应的浓度商Q与平衡常数K大小的比较，可推断

反应进行的方向B.平衡：2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)

ΔH<0中，断裂2molNO2(g)中的共价键所

需能量小于断裂1molN2O4(g)中的共价键所需能量C.依据第二周期主族元素电负性依次增大，可推断它们的第一电离能也

依次增大D.在合成氨反应中：N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g)，一定条件下，将n(N2)∶

n(H2)=1∶1通入恒容的容器中反应，当N2物质的量分数不变时不能判

断可逆反应是否达到平衡状态12345678910111213答案√

依据相同温度下可逆反应Q与K大小的比较可知：若Q=K，反应达到平衡状态；Q<K，反应正向进行；Q>K，反应逆向进行，则可推断反应进行的方向，A正确；由反应的ΔH=反应物总键能-生成物总键能<0可知，2

mol

NO2(g)中的共价键的键能小于1

mol

N2O4(g)中的共价键的键能，则断裂2

mol

NO2(g)中的共价键所需能量小于断裂1

mol

N2O4(g)中的共价键所需能量，B正确；依据第二周期主族元素电负性依次增大，不能推断它们的第一电离能依次增大，如第一电离能：Be>B，N>O，C错误；12345678910111213答案

12345678910111213答案

12345678910111213答案√

12345678910111213答案7.一定温度下，在恒容密闭容器中充入CO和H2，发生反应：2H2(g)+CO(g)⥫⥬CH3OH(g)

ΔH<0。下列图像符合实际且t0时达到平衡状态的是12345678910111213答案√

该反应中气体总质量、容器容积为定值，则密度始终不变，故A不符合题意；初始时CH3OH(g)的体积分数应该为0，故B不符合题意；2H2(g)+CO(g)⥫⥬CH3OH(g)为反应前后气体体积减小的反应，混合气体总质量为定值，则建立平衡过程中混合气体的平均摩尔质量逐渐增大，反应过程中压强逐渐减小，当压强不再变化时，表明达到平衡状态，故C不符合题意、D符合题意。12345678910111213答案8.CO2催化氢化合成附加值高的产品有助于促进“碳中和”。一定温度下，在恒容密闭容器中充入1molCO2和1molH2发生CO2(g)+H2(g)⥫⥬HCOOH(g)、CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g)，下列能说明两反应均达到平衡状态的是A.气体密度不随时间变化B.气体平均摩尔质量不随时间变化C.CO2与H2的浓度比不随时间变化D.HCOOH(g)的生成速率等于CO(g)的消耗速率12345678910111213答案√

12345678910111213答案HCOOH的生成速率(第一个反应正反应速率)与CO的消耗速率(第二个反应逆反应速率)相等，无法直接说明两反应的正、逆速率均相等，不能判断反应是否达到平衡状态，D错误。12345678910111213答案12345678910111213答案9.(2024·杭州模拟预测)汽车尾气脱硝脱碳的主要反应：2NO(g)+2CO(g)⥫⥬N2(g)+2CO2(g)，该反应为放热反应。在一定温度、体积固定为2L的密闭容器中，某兴趣小组模拟该反应，用传感器测得该反应在不同时刻的NO和CO浓度如表所示：时间/s01234c(NO)/(mol·L-1)9.50×10-34.50×10-32.50×10-31.50×10-31.50×10-3c(CO)/(mol·L-1)9.00×10-34.00×10-32.00×10-31.00×10-31.00×10-312345678910111213答案下列说法不正确的是A.前2s内的化学反应速率v(N2)=1.75×10-3mol·L-1·s-1B.升高温度时，正反应速率和逆反应速率均增大C.当密闭容器中气体压强不再发生变化时，反应达到平衡状态D.当反应达到平衡时，密闭容器中气体浓度c(NO)∶c(CO)∶c(N2)∶

c(CO2)=2∶2∶1∶2√

12345678910111213答案12345678910111213答案10.(2024·绍兴模拟)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，下列说法错误的是物质XYZ起始浓度/(mol·L-1)0.10.20平衡浓度/(mol·L-1)0.050.050.1A.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1600C.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√

12345678910111213答案12345678910111213答案

图a装置图b装置图c装置80s时反应区I2(g)的物质的量/mol0.10.3x

12345678910111213答案

图a装置图b装置图c装置80s时反应区I2(g)的物质的量/mol0.10.3x√

12345678910111213答案

12345678910111213答案12345678910111213答案12.已知：CO(g)+2H2(g)⥫⥬CH3OH(g)

ΔH。(1)经测定不同温度下该反应的平衡常数如下表：温度/℃250300350K2.0410.2700.012该反应为

(填“放热”或“吸热”)反应。放热

根据数据可知，随着温度的升高，平衡常数减小，平衡逆向移动，则正反应为放热反应。(2)250℃时，某时刻测得该反应的c(CO)=0.4mol·L-1、c(H2)=0.4mol·L-1、c(CH3OH)=0.8mol·L-1，则此时v正

(填“>”“=”或“<”)v逆。12345678910111213答案温度/℃250300350K2