第2章 第2节 第1课时 化学平衡常数与平衡转化率-【正禾一本通】2025-2026学年高二化学选择性必修1同步课堂高效讲义教师用书（鲁教版单选）

本高中化学讲义聚焦化学反应的限度，系统梳理化学平衡状态的特征，从平衡常数的概念、表达式及影响因素，到平衡转化率的计算，构建“概念-计算-应用”的学习支架，助力学生理解反应限度的判断与量化分析。 资料通过表格归纳平衡状态判断的动态与静态标志，结合“三段式”计算例题培养科学思维，设置探究活动深化平衡常数应用，既便于课中教师引导学生证据推理，又利于课后学生通过习题查漏补缺，提升科学探究与实践能力。

第2节　化学反应的限度 第1课时　化学平衡常数与平衡转化率 [素养发展目标]　1.认识化学平衡常数是表征反应限度的物理量，知道化学平衡常数的含义。2.能书写平衡常数表达式，能进行平衡常数、转化率的简单计算。3.能利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡及平衡移动的方向。 一、化学平衡状态 1．化学平衡 在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，反应物和反应产物的组成（浓度、百分含量）不再随时间的延续而变化，正反应速率和逆反应速率相等的状态。 2．化学平衡状态的特征 二、化学平衡常数及平衡转化率 1．化学平衡常数 概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡状态时，反应产物浓度的系数次方的幂之积与反应物浓度的系数次方的幂之积的比值K为常数，称为化学平衡常数，简称平衡常数 表达式 aA＋bB⥫⥬cC＋dD K＝ 意义 平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度；平衡常数的数值越大，说明反应可以进行得越完全 影响 因素 内因 反应物的本身性质 外因 只与反应体系的温度有关 2.平衡转化率 概念 平衡时已转化了的某反应物的量（物质的量浓度）与转化前该反应物的量（物质的量浓度）之比。平衡转化率可描述化学反应的限度 计算公式 对反应aA＋bB⥫⥬cC＋dD A的平衡转化率：α(A)＝×100% 注意 对于溶液体系和恒容的气态反应体系，可以用物质的量浓度进行计算 1．一定条件下，在恒容密闭容器中，下列能表示反应X(g)＋2Y(g)⥫⥬2Z(g)一定达到化学平衡状态的是(　　) ①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2 ②X、Y、Z的浓度不再发生变化 ③容器中的压强不再发生变化 ④单位时间内生成n mol Z，同时生成2n mol Y A．①② B．①④ C．②③ D．③④ C　[X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2是该可逆反应进行到一定程度的特殊情况，不能表示反应达到化学平衡状态，①错误；可逆反应中，反应物和反应产物的浓度均不再变化，说明反应已达到化学平衡状态，②正确；该反应为气体分子数减小的反应，随着反应的进行，容器中压强逐渐减小，若压强不再变化，说明反应已达到化学平衡状态，③正确；根据化学方程式可知，单位时间内生成n mol Z，同时生成2n mol Y，表示正、逆反应速率不相等，说明该反应未达到化学平衡状态，④错误。综上，C项符合题意。] 2．某温度下，在2 L密闭容器中加入一定量A，发生化学反应2A(g)⥫⥬B(g)＋C(g)　ΔH＝－48.25 kJ·mol-1，反应过程中B、A的浓度比值与时间t有如图所示关系，若测得第15 min时c(B)＝1.6 mol·L-1，下列结论正确的是(　　) A．该温度下此反应的平衡常数为3.2 B．A的初始物质的量为4 mol C．反应达平衡时，放出的热量是193 kJ D．反应达平衡时，A的转化率为80% D　[第15 min时c(B)＝1.6 mol·L-1，则n(B)＝3.2 mol，由题图可推知c(A)＝0.8 mol·L-1，n(A)＝1.6 mol，设A的初始物质的量为x mol，则 　　　　　　 2A(g)⥫⥬B(g)＋C(g) 起始量/mol x 0 0 转化量/mol x－1.6 3.2 3.2 平衡量/mol 1.6 3.2 3.2 则x－1.6＝3.2×2，解得x＝8，平衡时A、B、C的浓度分别为0.8 mol·L-1、1.6 mol·L-1、1.6 mol·L-1，平衡常数K＝＝4，A、B项错误；反应达平衡时生成3.2 mol B，放出的热量是3.2 mol×48.25 kJ·mol-1＝154.4 kJ，C项错误；反应达到平衡时，A的转化率为×100%＝80%，D项正确。] 探究一　化学平衡状态的判断 合成氨反应方程式如下：N2＋3H22NH3，假设该反应在体积不变的密闭容器中发生反应，分析思考下列问题： 1．容器内混合气体的密度不随时间变化时，该反应是否达到平衡状态？ 提示：　因容器的体积不变，而混合气体的总质量不改变，则无论平衡与否，混合气体的密度均不变，不能判断该反应是否达到平衡状态。 2．根据问题1分析哪些物理量能够作为合成氨反应达到平衡的标志？ 提示：　压强、浓度等随着反应进行而变化的物理量，如果不再变化，说明化学反应已达平衡状态。 3．单位时间内生成2a mol NH3，同时消耗a mol N2时，该反应是否达到平衡状态？ 提示：　两反应速率均表示正反应速率，反应进行的任何阶段均成比例，不能判断反应是否达到平衡状态。 1．判断化学平衡状态的两种方法 动态 标志 v正＝v逆≠0 ①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。 ②不同物质：必须标明是“异同”的反应速率关系。如aA＋bB⥫⥬cC＋dD，＝时，反应达到平衡状态 静态 标志 各组分含量不变：即各种“量”不变 ①各物质的质量、物质的量或浓度不变。 ②各物质的百分含量（物质的量分数、质量分数等）不变。 ③温度、压强（化学反应方程式两边气体体积不相等）或颜色（某组分有颜色）不变等 2.规避两个易失分点 (1)化学平衡状态判断“三关注” 关注反应条件 是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器 关注反应特点 是等体积反应，还是非等体积反应 关注特殊情况 是否有固体参加或生成，或固体的分解反应 (2)不能作为平衡标志的“四情况” ①反应各组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比； ②恒温恒容下的体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化，如2HI(g)⥫⥬H2(g)＋I2(g)； ③全是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化，如2HI(g)⥫⥬H2(g)＋I2(g)； ④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。 1．在一定温度下的恒容密闭容器中分别发生可逆反应Ⅰ：2A(g)＋B(g)⥫⥬2C(s)和Ⅱ：2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)，以下叙述中标志反应Ⅰ、Ⅱ一定达到平衡状态的正确个数是(　　) ①混合气体的颜色不随时间而变化　 ②各组分的物质的量浓度保持不变　 ③单位时间内反应物减少的质量等于生成物增加的质量　 ④压强不随时间的变化而变化　 ⑤混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化　 ⑥各气体的体积分数不随时间而变化 A．2个，5个　　　　　　 B．3个，5个 C．3个，4个 D．4个，6个 A　[①混合气体的颜色不随时间而变化，说明二氧化氮的浓度不变，反应达到平衡状态，所以2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)达到平衡状态，而2A(g)＋B(g)⥫⥬2C(s)中如果A、B都无色，不能说明反应达到平衡状态；②各组分的物质的量浓度保持不变，说明两个反应都达到平衡状态；③两个反应只要反应发生就有单位时间内反应物减少的质量等于反应产物增加的质量，所以都不能说明反应达到平衡状态；④压强不随时间的变化而变化，说明两反应气体的物质的量不变，反应达到平衡状态；⑤混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化，说明反应2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)中气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，而反应2A(g)＋B(g)⥫⥬2C(s)中，如果A、B按物质的量之比为2∶1投料，混合气体的平均相对分子质量一直不变，所以2A(g)＋B(g)⥫⥬2C(s)不一定平衡；⑥各气体的体积分数不随时间而变化，反应2A(g)＋B(g)⥫⥬2C(s)中，如果A、B按物质的量之比为2∶1投料，混合气体的体积分数一直不变，所以2A(g)＋B(g)⥫⥬2C(s)不一定平衡，而反应2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)各气体的体积分数不随时间而变化，说明各物质的量不变，反应达到平衡状态。] 探究二　化学平衡常数的应用 1．已知反应H2(g)＋I2(g)⥫⥬2HI(g)的平衡常数是K，则反应2HI(g)⥫⥬H2(g)＋I2(g)的平衡常数是什么？反应H2(g)＋I2(g)⥫⥬HI(g)的平衡常数又是什么？ 提示：　；K。 2．反应物或反应产物的浓度对平衡常数是否有影响？ 提示：　平衡常数只与温度有关，与反应物或反应产物的浓度无关。 3．一种物质的平衡浓度、初始浓度、转化浓度三者之间有什么关系？ 提示：　平衡浓度＝初始浓度±转化浓度。 4．你能利用1中什么浓度计算平衡常数和平衡转化率？ 提示：　①利用平衡浓度计算平衡常数。②利用初始浓度和转化浓度计算平衡转化率。 1．判断可逆反应进行程度的大小 2．判断平衡移动方向 对于可逆反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)在任意状态下，反应产物的浓度和反应物的浓度之间的关系用Q（浓度商）＝表示，利用Q和K的定量关系判断反应是否处于平衡状态或判断平衡移动的方向： 3．判断反应的热效应 4．压强平衡常数(Kp) (1)压强平衡常数的含义及表达式 化学平衡常数一般有浓度平衡常数与压强平衡常数，对于有气体参与的反应，用某气体(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数。如反应aA(g)＋bB(g)⥫⥬cC(g)＋dD(g)，Kp＝。 (2)计算方法 第一步 应用“三段式”法计算出化学平衡体系中各反应物或反应产物的物质的量 第二步 计算各气体的物质的量分数或体积分数，从而确定各气体反应物或反应产物的分压。气体的分压＝气体总压强×该气体的物质的量分数或体积分数 第三步 应用压强平衡常数计算公式进行计算。如N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝ 2．环戊二烯是生产精细化工产品的重要中间体，其制备反应为： 　ΔH＞0 该反应在刚性容器中进行，实际生产中常通入水蒸气以降低双环戊二烯的沸点。某温度下，通入总压为100 kPa的双环戊二烯和水蒸气，达到平衡后总压为160 kPa，双环戊二烯的转化率为80%，则p(H2O)＝　　　　kPa；平衡常数Kp＝　　　　kPa（Kp为用分压表示的平衡常数）。 解析：　某温度下，通入总压为100 kPa的双环戊二烯和水蒸气，达到平衡后总压为160 kPa，则增压60 kPa，双环戊二烯的转化率为80%，则反应前双环戊二烯的分压为＝75 kPa，则p(H2O)＝100 kPa－75 kPa＝25 kPa，平衡时双环戊二烯、环戊二烯的平衡分压分别为15 kPa、120 kPa，平衡常数Kp＝＝960 kPa。 答案：　25　960 3．在一定体积的密闭容器中，进行化学反应：CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度T的关系如表所示： T/℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 请回答下列问题： (1)该反应的正反应为　　　　（填“吸热”或“放热”）反应。 (2)某温度下，在2 L的密闭容器中，加入1 mol CO2和1 mol H2，充分反应达平衡时，CO的平衡浓度为0.25 mol·L-1，试判断此时的反应温度为　　　　℃。 (3)若在(2)所处的温度下，在1 L的密闭容器中，加入2 mol CO2和3 mol H2，则充分反应达平衡时，H2的物质的量　　　　（填字母）。 A．等于1.0 mol B．大于1.0 mol C．大于0.5 mol，小于1.0 mol D．无法确定 解析：　(1)由表中数据可知，温度升高，该反应的化学平衡常数增大，即平衡向正反应方向移动，根据化学平衡移动原理可知正反应是吸热反应。(2)平衡时c平(CO2)＝c平(H2)＝0.25 mol·L-1，c平(CO)＝c平(H2O)＝0.25 mol·L-1，则化学平衡常数K＝1，根据表中数据可知此时反应温度是830 ℃。(3)反应CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)在830 ℃时平衡常数为1，设平衡时CO的物质的量浓度为x mol·L-1，则＝1，解得x＝1.2，故平衡时氢气的物质的量为3 mol－1.2 mol＝1.8 mol，即氢气的物质的量大于1.0 mol，选项B正确。 答案：　(1)吸热　(2)830　(3)B 1．某温度下，可逆反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)的平衡常数为K。下列对K的说法正确的是(　　) A．K值越大，表明该反应越有利于C的生成，反应物的转化率越大 B．若降低温度，则K增大 C．温度越高，K一定越大 D．如果m＋n＝p，则K＝1 A　[K值越大，该反应正向进行的程度越大，反应物的转化率越大，故A正确；对于一个确定的化学反应，K只与温度有关，温度一定，K一定，因该反应的热效应不确定，故B、C错误；K＝，由m＋n＝p不能判断K的大小，D错误。] 2．1 000 K下，反应C(s)＋2H2(g)⥫⥬CH4(g)的平衡常数K＝8.28×107(mol·L-1)-1。当各气体的物质的量浓度分别为H2：0.7 mol·L-1，CH4：0.2 mol·L-1时，上述反应(　　) A．正向进行 B．逆向进行 C．达到平衡 D．无法确定 A　[Q＝≈0.41(mol·L-1)-1＜K，故反应正向进行，A项正确。] 3．将等物质的量的CH4(g)和H2O(g)充入1 L恒容密闭反应容器，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋3H2(g)，某温度下反应达到平衡，平衡常数K＝27(mol·L-1)2，此时测得CO的物质的量为0.10 mol，则CH4的平衡转化率（计算结果保留两位有效数字）是(　　) A．61% B．71% C．81% D．91% D　[　　　　CH4(g)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋3H2(g) 　　n　　　　n　　　 　0　 　　0 0.10 0.10 0.10 0.30 n－0.10 n－0.10 0.10 0.30 K＝(mol·L-1)2＝27(mol·L-1)2， n＝0.11， 转化率＝×100%≈91%。] 4．高炉炼铁中发生的基本反应之一如下：FeO(s)＋CO(g)⥫⥬Fe(s)＋CO2(g)　ΔH>0， 其平衡常数可表示为K＝，已知1 100 ℃时K＝0.263。化学平衡常数只与温度有关，不随浓度和压强的变化而变化。 (1)温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比　　　　，平衡常数K　　　　。（填“增大”、“减小”或“不变”） (2)1 100 ℃时测得高炉中c(CO2)＝0.025 mol·L-1、c(CO)＝0.1 mol·L-1，在这种情况下，该反应是否处于化学平衡状态：　　　　（填“是”或“否”，若填“是”，则后面问题可不答），此时反应向　　　　（填“正反应”或“逆反应”）方向进行，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：　若反应产物的浓度幂之积与反应物的浓度幂之积的比值Q＝K，则可逆反应达到平衡状态；若Q<K，反应向正反应方向进行；若Q>K，反应向逆反应方向进行。(1)FeO(s)＋CO(g)⥫⥬Fe(s)＋CO2(g)　ΔH>0，正反应是吸热反应，升高温度，平衡常数增大，增大，则增大。 (2)1 100 ℃时测得高炉中c(CO2)＝0.025 mol·L-1，c(CO)＝0.1 mol·L-1，Q＝＝0.25<K＝0.263，反应未达到平衡状态。反应向正反应方向进行。 答案：　(1)增大　增大　(2)否　正反应　Q＝＝0.25<0.263＝K 学科网（北京）股份有限公司 $