8.3 化学平衡常数、图像、计算-【高考零起点】2026年新高考化学总复习学用Word（艺考）

该高中化学高考复习学案系统整合化学平衡常数、图像分析与计算三大核心考点，以平衡常数定义及影响因素为基础，结合浓度商判断反应方向，关联速率-时间、浓度-时间等图像类型，构建“概念-图像-计算”递进式知识网络，通过问题链引导学生自主推导平衡常数与温度、方程式写法的关系，任务驱动梳理图像分析关键方法，体现考点梳理的系统性和层次性。 亮点在于“诊断-应用-提升”三阶学习设计，设置13道涵盖平衡常数计算、图像判读的真题演练题，学生可通过错题定位薄弱环节，如第4题双反应体系计算培养科学思维中的证据推理能力，解析总结“先拐先平”“三段式计算”等策略，助力自主诊断提升，教师可依学情精准指导，培养学生自主复习能力，支持因材施教。

第三节　化学平衡常数、图像、计算 一、化学平衡常数 1.化学平衡时，各生成物浓度的系数次方的乘积除以各反应物浓度的系数次方的乘积所得的值称为化学平衡常数，用K表示，如mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，K=(注：固体、纯液体、液态水不列入平衡常数的表达式中)。 2.K是个常数，只与方程式的写法和温度有关。 (1)方程式中化学计量数扩大一倍，平衡常数变为原来的平方；方程式倒写，平衡常数是原来的倒数。 (2)对正向吸热反应，升高温度，K值增大；对正向放热反应，升高温度，K值减小(反之可判断反应的热效应)。 3.K越大，表示反应进行的程度越大，即平衡时生成物越多，反应物越少，反应越容易进行；K越小，表示反应进行的程度越小。 4.利用K值做标准，可判断反应是否达到平衡以及不平衡时反应进行的方向。如对于反应：mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，在一定温度的任意时刻，反应物与生成物的浓度有如下关系： Q=。 当Q＜K时，说明产物的浓度还没有达到平衡浓度，平衡向正反应方向移动；Q=K时，说明产物浓度达到平衡浓度，反应达到平衡；Q＞K时，说明产物的浓度比平衡浓度大，平衡向逆反应方向移动。 二、化学平衡的图像及计算 1.可逆反应的进程常用图像来表示，常用的有速率－时间图。下面通过图像列举浓度、温度、压强、催化剂的变化所引起的正、逆反应速率变化的情况mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)　ΔH＜0，m＋n＜p＋q)。 浓度对化学平衡的影响 温度对化学平衡的影响 压强对化学平衡的影响 催化剂对化学平衡的影响 2.除了速率-时间图，常用的还有反映某种物质浓度随时间变化的浓度-时间图。浓度-时间图与速率-时间图本质上一样，是速率-时间图的反映。 1.已知某可逆反应mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)，ΔH在密闭容器中进行反应，测得在不同时间t、温度T和压强p与反应物B在混合气中的体积分数B%的关系曲线如图所示。下列正确的是(　　) A.T1＜T2，p2＜p1，m＋n＞p，ΔH＞0 B.T1＞T2，p2＞p1，m＋n＜p，ΔH＞0 C.T1＜T2，p2＞p1，m＋n＜p，ΔH＞0 D.T1＞T2，p2＞p1，m＋n＞p，ΔH＜0 2.当把晶体N2O4放入密闭容器中汽化，并建立了N2O4(g)⥫⥬2NO2(g)平衡后，保持温度不变，再通入若干N2O4气体，待反应达到新的平衡时，则新平衡与旧平衡相比，其值(　　) A.变大 B.不变 C.变小 D.无法确定 3.反应N2O4(g)⥫⥬2NO2(g)　ΔH=＋57 kJ·mol－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A.a、c两点的反应速率：a＞c B.a、c两点气体的颜色：a深，c浅 C.b、c两点的转化率：b＞c D.由b点到a点，可以用加热的方法 4.将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应： ①NH4I(s)⥫⥬NH3(g)＋HI(g)； ②2HI(g)⥫⥬H2(g)＋I2(g)。 达到平衡时，c(H2)=0.5 mol·L－1，c(HI)=3 mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数为(　　) A.9 B.12 C.16 D.20 5.(2024江西卷)温度T下，向1 L真空刚性容器中加入1 mol(CH3)2CHOH，反应达到平衡时，c(Y)=0.4 mol/L， (CH3)2CHOH(g)⥫⥬(CH3)2CO(g)＋H2(g) 　　　X　　　　　　　　Y　　　　Z 下列说法正确的是(　　) A.再充入1 mol X和1 mol Y，此时v正＜v逆 B.再充入1 mol X，平衡时c(Y)=0.8 mol/L C.再充入1 mol N2，平衡向右移动 D.若温度升高，X的转化率增加，则上述反应ΔH＜0 6.已知：2SO2 (g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)　ΔH，有关数据如下： T/℃ 527 627 727 827 927 平衡常数K 910 42 3.2 0.39 0.12 下列说法不正确的是(　　) A.根据平衡常数随温度的变化关系，判断出ΔH＜0 B.保持其他条件不变，SO2的平衡转化率α(727 ℃)＜α(927 ℃) C.增大压强、降低温度能提高SO2的转化率 D.SO3的稳定性随温度的升高而降低 7.(2024黑吉辽卷)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品，150 ℃时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示，15 h后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是(　　) A.3h时，反应②正、逆反应速率相等 B.该温度下的平衡常数：①＞② C.0~3h平均速率v(异山梨醇)=0.014 mol·kg－1·h－1 D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率 8.在一定温度下，容器内某一反应中M、N(M、N均为气体)的物质的量随反应时间变化的曲线如图，下列表述中正确的是(　　) A.反应的化学方程式为：2M⥫⥬N B.t2时，正逆反应速率相等，达到平衡 C.t3时，正反应速率大于逆反应速率 D.t1时，N的浓度是M的浓度的2倍 9.(2022湖南卷)(双选)向体积均为1 L的两恒容容器中分别充入2 mol X和1 mol Y发生反应：2X(g)＋Y(g)⥫⥬Z(g)　ΔH，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A.ΔH＞0 B.气体的总物质的量：na＜nc C.a点平衡常数：Ka＞12 D.反应速率： 10.五氧化二氮是白色固体，熔点30 ℃，升温时易液化和汽化，并发生以下两个相互联系的反应：①N2O5(g)⥫⥬N2O3(g)＋O2(g)；②N2O3(g)⥫⥬N2O(g)＋O2(g)。在0.05 L密闭容器中，将0.25 mol N2O5加热汽化，并按上述①②两式分解，在某温度下达到平衡，测得O2的平衡浓度为4.4 mol/L，N2O3的平衡浓度为1.6 mol/L，则下列各项判断正确的是(　　) A.N2O5的平衡浓度为3.0 mol/L B.平衡时N2O3的物质的量为0.7 mol C.N2O5的转化率为60% D.N2O5的平衡浓度为4.4 mol/L 11.(2023湖南卷)向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋3H2( g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是(　　) A.x1＜x2 B.反应速率：vb正＜vc正 C.点a、b、c对应的平衡常数：Ka＜Kb=Kc D.反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态 12.(2022湖南卷)2021年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题： (1)在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g)，起始压强为0.2 MPa时，发生下列反应生成水煤气： Ⅰ.C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2(g) ΔH1=＋131.4kJ·mol－1 Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g) ΔH2=－41.1 kJ·mol－1 ①下列说法正确的是　　　　。  A.平衡时向容器中充入惰性气体，反应Ⅰ的平衡逆向移动 B.混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡 C.平衡时H2的体积分数可能大于 D.将炭块粉碎，可加快反应速率 ②反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，CO的物质的量为0.1 mol。此时，整个体系　　　　(填“吸收”或“放出”)热量　　　　kJ，反应Ⅰ的平衡常数Kp=　　　　(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。  (2)一种脱除和利用水煤气中CO2方法的示意图如下： ①某温度下，吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后，c(C)∶c(HC)=1∶2，则该溶液的pH=　　　　(该温度下H2CO3的Ka1=4.6×10－7，Ka2=5.0×10－11)。  ②再生塔中产生CO2的离子方程式为　　　　；  ③利用电化学原理，将CO2电催化还原为C2H4，阴极反应式为　　　　。  13.(2024山东卷)水煤气是H2的主要来源，研究CaO对C－H2O体系制H2的影响，涉及主要反应如下： C(s)＋H2O(g)====CO(g)＋H2(g)(Ⅰ)　ΔH1＞0 CO(g)＋H2O(g)====CO2(g)＋H2(g)(Ⅱ)　ΔH2＜0 CaO(s)＋CO2(g)====CaCO3(s)(Ⅲ)　ΔH3＜0 回答下列问题： (1)C(s)＋CaO(s)＋2H2O(g)⥫⥬CaCO3(s)＋2H2(g)的焓变ΔH=　　　　(用代数式表示)。  (2)压力p下，C－H2O－CaO体系达平衡后，图示温度范围内C(s)已完全反应，CaCO3(s)在T1温度时完全分解。气相中CO、CO2和H2摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则a线对应物质为　　　　(填化学式)。当温度高于T1时，随温度升高c线对应物质摩尔分数逐渐降低的原因是　　　　。  (3)压力p下、温度为T0时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50，0.15，0.05，则反应CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g)的平衡常数Kp=　　　　；此时气体总物质的量为4.0 mol，则CaCO3(s)的物质的量为　　　　mol；若向平衡体系中通入少量CO2(g)，重新达平衡后，分压p(CO2)将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)，p(CO)将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。  第三节　化学平衡常数、图像、计算 1.B　[解析]先拐先平，拐点平衡，固定压强为p2，则T1先拐先平，则T1＞T2；升高温度，B%减小，说明平衡正向移动，则正反应方向为吸热反应，则ΔH＞0；固定压强为T1，则p2先拐先平，则p2＞p1；增大压强，B%增大，说明平衡逆向移动，m＋n＜p。 2.B　[解析]温度不变，K值不变。 3.D　[解析]压强越大，反应速率越大，A错误；a点二氧化氮的体积分数大于c点，但c点压强大，说明容器的容积变小，所以c点二氧化氮的浓度大，颜色深，B错误；b、c两点二氧化氮的体积分数相同，说明转化率相同，C错误；从b点到a点，压强不变，二氧化氮的体积分数增加，结合反应为吸热反应，说明反应条件为升温，D正确。 4.B　[解析]平衡时c(HI)=3 mol·L－1，HI分解生成的H2的浓度为0.5 mol·L－1，NH4I分解生成的HI的浓度为3 mol·L－1＋2×0.5 mol·L－1=4 mol·L－1，所以NH4I分解生成的NH3的浓度为4 mol·L－1，所以反应①的平衡常数K=c(NH3)·c(HI)=4 mol·L－1×3 mol·L－1=12 mol2·，故选B。 5.A　[解析]反应达到平衡时，c(Y)=0.4 mol/L，则c(X)=0.6 mol/L，c(Z)=0.4 mol/L。该温度下，反应的平衡常数K===。再充入1 mol X和1 mol Y，Q===，平衡逆向移动，A正确；该反应的正反应是气体分子数增大的反应，再充入1 mol X，相当于原平衡体系中的各物质的物质的量增大至2倍后再次达到平衡，由于压强增大，平衡逆向移动，则平衡时c(Y)小于0.8 mol/L，B错误；再充入1 molN2，X、Y、Z的浓度没有发生变化，平衡不移动，C错误；升高温度，X的转化率增加，说明平衡正向移动，则该反应为吸热反应，ΔH＞0，D错误。 6.B　[解析]根据表中数据，温度升高，平衡常数K在减小，说明该反应正方向是放热反应，ΔH＜0，A正确；平衡常数代表反应进行的程度大小，K越大，反应进行的程度越大，反应物的转化率越高，727 ℃时K=3.2，927 ℃时K=0.12，所以SO2的平衡转化率α(727 ℃)＞α(927 ℃)，B错误；2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)的ΔH＜0，正方向是气体体积缩小的反应且是放热反应，所以增大压强、降低温度，都使平衡正向移动，提高了SO2的转化率，C正确；由于能量越低越稳定，温度升高，从外界获得了能量，稳定性变差，所以SO3的稳定性随温度的升高而降低，D正确。 7.A　[解析]由图可知，3小时后异山梨醇浓度继续增大，15 h后异山梨醇浓度才不再变化，所以3 h时，反应②未达到平衡状态，即正、逆反应速率不相等，故A错误；图像显示该温度下，15 h后所有物质浓度都不再变化，且此时山梨醇转化完全，即反应充分，而1，4－失水山梨醇仍有剩余，即反应②正向进行程度小于反应①、反应限度小于反应①，所以该温度下的平衡常数：①＞②，故B正确；由图可知，在0~3 h内异山梨醇的浓度变化量为0.042 mol/kg，所以平均速率(异山梨醇)==0.014 mol·kg－1·h－1，故C正确；催化剂只能改变化学反应速率，不能改变物质平衡转化率，所以反应②加入催化剂不改变其平衡转化率，故D正确。 8.D　[解析]分析图像可知，反应由开始到时间t3时建立化学平衡，M的物质的量的变化为5 mol－2 mol=3 mol；N的物质的量的变化为8 mol－2 mol=6 mol，根据“各物质的转化量之比等于其化学方程式中各物质的化学计量数之比”知，反应的方程式为2N⥫⥬M，故A选项错误。t2时，M和N的物质的量相等(反应在同一容器中进行，也可理解为浓度相等)，但正、逆反应速率并不相等，因为此时反应并未达到平衡，故B选项错误。t3时，反应已达到平衡，此时的正、逆反应速率相等，故C选项错误。t1时，M和N的物质的量分别为3 mol和6 mol，N的浓度是M的2倍，D选项正确。 9.BC　[解析]甲容器在绝热条件下，随着反应的进行，压强先增大后减小，根据理想气体状态方程PV=nRT可知，刚开始压强增大的原因是容器温度升高，则说明题述反应过程放热，即ΔH＜0，故A错误；B.根据A项分析可知，题述密闭溶液中的反应为放热反应，图中a点和c点的压强相等，因甲容器为绝热过程，乙容器为恒温过程，若两者气体物质的量相等，则甲容器压强大于乙容器压强，则说明甲容器中气体的总物质的量此时相比乙容器在减小即气体总物质的量：na＜nc，故B正确；a点为平衡点，此时容器的总压为p，根据理想气体状态方程PV=nRT可知，在恒容条件下进行，气体的物质的量之比等于整体之比，根据A项分析可知，绝热条件下，反应到平衡状态放热，所以Ta＞T始，压强：Pa=P始，则na＜n始，可设Y转化的物质的量浓度为xmol·L－1，则列出三段式如下： 　　　2X(g)，＋Y(g)⥫⥬Z(g) c0　 2　　 1　　 0 Δc 2x x x　　， c平 2－2x 1－x x 则有[(2－2x)＋(1－x)＋x]mol＜×3 mol，计算得到x＞0.75，那么化学平衡常数K==12，故C正确；根据图像可知，甲容器达到平衡的时间短，温度高，所以达到平衡的速率相对乙容器的快，即，故D错误。 10.C　[解析]根据题意，0.25 mol N2O5在0.05 L密闭容器中，汽化后浓度为5 mol/L，设N2O5分解了x mol/L，则由三段式： ①　　　　　　　　　　 N2O5(g)⥫⥬N2O3(g)＋O2(g) 起始浓度/(mol·L－1)　　 5　　 0　 0 转化浓度/(mol·L－1)　　 x　　 x　 x 最终浓度/(mol·L－1)　 5－x　　 x　 x ②　　　　　 N2O3⥫⥬　 N2O　＋ O2 起始浓度/(mol·L－1)　　 x　　 0　 x 转化浓度/(mol·L－1) x－1.6 x－1.6 x－1.6 平衡浓度/(mol·L－1) 1.6 x－1.6 2x－1.6 由题意：2x－1.6=4.4，得x=3。因此A项中应为5－x=2，B项，1.6 mol/L×0.05 L=0.08 mol，C项，=60%，D项，5 mol/L－xmol/L=2 mol/L。故选C。 11.B　[解析]一定条件下，增大水蒸气的物质的量，能提高CH4的平衡转化率，即x值越小，CH4的平衡转化率越大，则x1＜x2，故A正确；点b和点c温度相同，CH4的起始物质的量都为1 mol，点b x值小于点c，则点b加水蒸气多，反应物浓度大，则反应速率：，故B错误；由图像可知，x一定时，温度升高CH4的平衡转化率增大，说明正反应为吸热反应，温度升高平衡正向移动，K增大，温度相同，K不变，则点a、b、c对应的平衡常数：Ka＜Kb=Kc，故C正确；该反应为气体分子数增大的反应，反应进行时压强发生改变，所以温度一定时，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态，故D正确。 12.(1)①BD　②吸收　31.2　0.02 MPa (2)①10　②2HCCO2↑＋C＋H2O ③2CO2＋12e－＋12H＋====C2H4＋4H2O 13.(1)ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 (2)H2　当温度高于T1，CaCO3(s)已完全分解，只发生反应Ⅱ，温度升高，反应Ⅱ逆向移动，所以CO2的摩尔分数减小 (3)　0.5　不变　不变 [解析](1)已知三个反应： Ⅰ.C(s)＋H2O(g)====CO(g)＋H2(g) Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)====CO2(g)＋H2(g) Ⅲ.CaO(s)＋CO2(g)====CaCO3(s) 设目标反应C(s)＋CaO(s)＋2H2O(g)⥫⥬CaCO3(s)＋2H2(g)为Ⅳ，根据盖斯定律，Ⅳ=Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ，所以ΔH=ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。 (2)图示温度范围内C(s)已完全反应，则反应Ⅰ已经进行完全，反应Ⅱ和Ⅲ均为放热反应，从开始到T1，温度不断升高，反应Ⅱ和Ⅲ逆向移动，依据反应Ⅱ，H2量减小，摩尔分数减小，CO量升高，摩尔分数，且二者摩尔分数变化斜率相同，所以a曲线代表H2的摩尔分数的变化，则c曲线代表CO2的摩尔分数随温度的变化，开始到T1，CO2的摩尔分数升高，说明在这段温度范围内，反应Ⅲ占主导，当温度高于T1，CaCO3(s)已完全分解，只发生反应Ⅱ，所以CO2的摩尔分数减小。 (3)①压力p下、温度为T0时，H2、CO、CO2和摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则H2O(g)的摩尔分数为1－0.5－0.15－0.05=0.3，则反应CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g)的平衡常数Kp===。 ②气体总物质的量为4.0 mol，则H2、CO、CO2和HO的物质的量分别为2 mol、0.6 mol、0.2 mol和1.2 mol，设T0时，反应(I)、反应(Ⅱ)和反应(Ⅲ)变化的物质的量分别x mol、y mol、z mol，即 　　　　　　C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2(g) 变化量/mol x x x x 　　　　　　CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g) 变化量/mol　 y y y y 　　　　　　CaO(s)＋CO2(g)⥫⥬CaCO3(s) 变化量/mol　 　z 　z 　z 平衡时，n(H2)=x mol＋y mol=2 mol，n(CO)=x mol－y mol=0.6 mol，n(CO2)=y mol－z mol=0.2 mol，解得z=0.5，则此时CaCO3(s)的物质的量为0.5 mol。反应(Ⅲ)的Kp，Ⅲ=，若向平衡体系中加入少量CO2气体，温度不变，Kp不变，则重新达平衡后，p(CO2)不变。由反应(I)得Kp，Ⅰ=，由反应(Ⅱ)得Kp，Ⅱ==，Kp，Ⅰ、Kp，Ⅱ、p(CO2)不变，则p(CO)也不变。 ③若向平衡体系中通入少量CO2(g)，重新达平衡后，反应CaO(s)＋CO2(g)====CaCO3(s)的Kp=，温度不变，Kp不变，则分压p(CO2)不变；体系中增加了CO2(g)，若反应Ⅱ逆向移动，在CO2分压不变的前提下，CO、H2O的分压增大，H2分压减小，则反应Ⅱ的Kp将会发生变化，与事实不符，所以为了保证Ⅱ的Kp也不变，最终所有物质的分压均不变，即p(CO)不变。 学科网（北京）股份有限公司 $