第08讲 化学平衡常数、平衡转化率及相关计算 -2026年暑假新高二化学自学提升讲义（全国通用）

第08讲 化学平衡常数、平衡转化率及相关计算 学习目标 1、认识化学平衡常数的概念，掌握化学平衡状态判断方法及平衡常数表达式书写。 2、掌握平衡常数与平衡转化率的相关计算。 3、了解压强平衡常数。 知识导图 新知精讲 【知识点1】化学平衡状态及其判断 1.化学平衡状态 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 3.平衡状态的判断方法 (1)直接判据——定义法 正反应速率与逆反应速率相等，即v正＝v逆 ①同一物质(两种表述)：v正＝v逆、断键数＝成键数。 ②不同物质：必须标明是“不同方向”的反应速率关系，且速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。 如aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态。 (2)间接判据——“变量不变”时即为平衡 当反应过程中变化的量不再改变时，化学反应达到平衡状态，即反应前后始终不变的量不能作为判据。 【举例】常见的判断依据（以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例） 类型 判断依据 是否是平衡状态 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定 平衡 ②各物质的质量或各物质质量分数一定 平衡 ③各气体的体积或体积分数一定 平衡 ④总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡 正、逆反应速率的关系 ①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即v(正)=v(逆) 平衡 ②在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC，则v(正)=v(逆) 平衡 ③在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指v(逆) 不一定平衡 ④v(A):v(B):v(C):v(D)＝m:n:p:q，v(正)不一定等于v(逆) 不一定平衡 压强 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 平衡 ②m＋n=p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 不一定平衡 混合气体平均相对分子质量 ①一定时，只有当m＋n≠p＋q时 平衡 ②一定时，但m＋n=p＋q时 不一定平衡 温度 任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 平衡 体系的密度 恒温恒容时，密度一定 不一定平衡 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 平衡 恒温恒压时，若m＋n=p＋q，则密度一定时 不一定平衡 【典例分析】 【例1】可逆反应：N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或反应产物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是 A.3v正(N2)=v正(H2) B.v正(N2)=v逆(NH3) C.2v正(H2)=3v逆(NH3) D.v正(N2)=3v逆(H2) 【答案】C 【解析】可逆反应达到化学平衡状态的主要特征之一是v正=v逆，而3v正(N2)=v正(H2)并未反映出v正=v逆的关系，即A项不正确；在N2与H2合成NH3的反应中，v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2，分析时一要注意二者应分别代表正反应速率和逆反应速率，二要注意不同物质的速率之比等于化学计量数之比。 【例2】一定条件下，某恒容密闭容器中，N2、H2、NH3的起始浓度分别为0.2 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.5 mol·L-1，发生反应N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g)，反应达到平衡时，下列数据合理的是 A.c(N2)+c(H2)=0.1 mol·L-1 B.c(NH3)=0.66 mol·L-1 C.c(NH3)+c(H2)=1.06 mol·L-1 D.c(N2)+c(H2)+c(NH3)=1.5 mol·L-1 【答案】B 【解析】采用极值法，若反应正向进行，假设完全反应，则： 　　　　　　　　　N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g) 起始/(mol·L-1)　　　0.2　　0.3　　0.5 变化/(mol·L-1)　　　0.1　　0.3　　0.2 完全反应/(mol·L-1)　0.1　　0　　　0.7 若反应逆向进行，假设完全反应，则： 　　　　　　　　　N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g) 起始/(mol·L-1)　　　0.2　　0.3　　　0.5 变化/(mol·L-1)　　　0.25　0.75　　　0.5 完全反应/(mol·L-1)　0.45　1.05　　　0 该反应为可逆反应，物质不能完全转化，则平衡时c(N2)+c(H2)>0.1 mol·L-1，c(NH3)+c(H2)<1.05 mol·L-1，c(N2)+c(H2)+c(NH3)<(1.05 mol·L-1+0.45 mol·L-1)=1.5 mol·L-1，A、C、D错误；0<c(NH3)<0.7 mol·L-1，c(NH3)可能为0.66 mol·L-1，B正确。 【例3】在恒温恒容条件下，下列三个可逆反应的某些“量”不再随时间改变时，判断是否一定达到了平衡状态。 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g) C(s)+CO2(g)⥫⥬2CO(g) ①混合气体的 总质量m总 ②混合气体的 总物质的量n总 ③混合气体的 密度ρ ④体系的 压强p ⑤混合气体的 平均摩尔质量 【答案】不一定 不一定 是 是 不一定 是 不一定 不一定 是 是 不一定 是 是 不一定 是 【知识点2】认识化学平衡常数 1、下表是698.6 K时，反应H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g)以不同初始浓度测得和计算的数据。 初始浓度/(mol·L-1) 平衡浓度/(mol·L-1) c始(H2) c始(I2) c始(HI) c平(H2) c平(I2) c平(HI) 0.010 67 0.011 96 0 0.001 83 0.003 13 0.017 67 54.51 0.011 35 0.009 04 0 0.003 56 0.001 25 0.015 59 54.62 0.011 34 0.007 51 0 0.004 57 0.000 74 0.013 54 54.21 0 0 0.004 49 0.000 48 0.000 48 0.003 53 54.08 0 0 0.010 69 0.001 14 0.001 14 0.008 41 54.42 观察各组分的初始浓度和值，可得出的结论是：不管H2、I2和HI的初始浓度是多大，只要保持反应体系的温度不变，达到化学平衡状态后就为常数。  2、平衡常数的概念 在一定温度下，一个可逆反应达到化学平衡时，体系内反应产物浓度幂(以其化学计量数为幂)之积与反应物浓度幂之积的比值就是一个常数，叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K表示。 3、平衡常数表达式 对于一般的可逆反应：aA(g)+bB(g)⥫⥬cC(g)+dD(g) K=。 固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中。如： ①C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) K＝ ②Fe3＋(aq)＋3H2O(l)Fe(OH)3(s)＋3H＋(aq) K＝ ③Br2＋H2OH＋＋Br－＋HBrO K＝ ④C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) 【思考】写出下列反应的化学平衡常数表达式，并回答下列问题。 (1)①N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g) K1= 。 ②N2(g)+H2(g)⥫⥬NH3(g) K2= 。 ③2NH3(g)⥫⥬N2(g)+3H2(g) K3= 。 (2)由化学方程式①②知，若化学方程式①的化学计量数变为原来的后成为化学方程式②，化学平衡常数K1、K2有何关系？ 。 (3)由化学方程式①③得出正向反应和逆向反应的平衡常数有何关系？ 。 【答案】(1)①K1= ②K2= ③K3=。 (2)K2= (3)互为倒数，即K1·K3=1 4、书写平衡常数表达式的注意事项 (1)对于有纯固体或纯液体参与的反应，纯固体或纯液体不列入化学平衡常数的表达式中。 (2)对于某一化学反应，K的表达式不是唯一的，取决于化学方程式的系数。 ①K与化学计量数等倍扩大或缩小成幂指数关系。 ②对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。 ③若两反应的平衡常数分别为K1、K2，则： a.若两反应相加，则总反应的平衡常数K=K1·K2。 b.若两反应相减，则总反应的平衡常数K=。 【典例分析】 【例1】写出下列可逆反应的平衡常数表达式 (1)H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g)，K= 。 (2)C(s)+H2O(g)⥫⥬CO(g)+H2(g)，K= 。 (3)Cl2(aq)+H2O(l)⥫⥬H+(aq)+Cl-(aq)+HClO(aq)，K= 。 【答案】(1)K= (2)K= (3)K= 【例2】下列关于化学平衡常数的叙述正确的是 A.当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时，该反应达到化学平衡状态 B.平衡常数的大小与物质起始浓度有关 C.K值越大，反应物的平衡转化率越小 D.温度一定，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为相反数 【答案】A 【解析】当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时，该反应的正反应速率等于逆反应速率，反应达到化学平衡状态，A正确；对于一个确定的反应，平衡常数只与温度有关，与物质起始浓度无关，B错误；通常，K值越大，反应进行的程度越大，反应物的平衡转化率越大，C错误；对于给定的化学反应，温度一定时，正反应与逆反应的平衡常数互为倒数，D错误。 【例3】25 ℃时，Cl2+H2⥫⥬2HCl　K1=2.57×1033 Br2+H2⥫⥬2HBr　K2=1.91×1019 Cl2+2HBr⥫⥬2HCl+Br2　K3 下列有关说法错误的是 A.增加氯气浓度，可使K3增大 B.相同条件下，Cl2与H2反应进行程度比Br2与H2的大 C.反应平衡常数关系为K3= D.Cl2的氧化性大于Br2 【答案】A 【解析】平衡常数只受温度影响，增加氯气浓度，K3不变，A错误；平衡常数可以表示反应进行的程度，则相同条件下，K1>K2说明Cl2与H2反应进行程度比Br2与H2的大，B正确；由方程式可知K1=、K2=、K3=，则K3=，C正确；K3=≈1.35×1014>105，则Cl2+2HBr⥫⥬2HCl+Br2可视为反应完全，Cl2为氧化剂，Br2为氧化产物，Cl2的氧化性大于Br2，D正确。 【知识点3】平衡常数的意义及应用 1、影响化学平衡常数的因素 (1)内因：反应物本身的性质，同一温度下，不同的反应化学平衡常数不同。 (2)外因：同一化学反应，平衡常数与浓度、压强无关，与温度有关，升高温度，吸热反应的平衡常数增大，反之减小。 如不同温度时，H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g)　ΔH=-14.9 kJ·mol-1的平衡常数K： 温度 425.6 ℃ 457.6 ℃ K 54.5 48.7 2、意义及应用 (1)判断可逆反应进行的程度 平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度(即反应限度)。 K值 <10-5 10-5~105 >105 反应程度 很难进行 可逆 进行得较完全 (2)判断可逆反应是否达到化学平衡状态及反应进行的方向 对于可逆反应：mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g)，在一定温度下的任意状态，反应物与反应产物的浓度有如下关系： 浓度商Q=， 当Q<K时，反应向正反应方向进行，直至达到新的平衡状态； 当Q＝K时，反应处于平衡状态； 当Q>K时，反应向逆反应方向进行，直至达到新的平衡状态。 (3)判断可逆反应的反应热 如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数与温度的关系如下，由下表数据分析可知，温度升高，K值减小，则正反应为放热反应。 T/K 373 473 573 673 773 K 3.35×109 1.00×107 2.45×105 1.88×104 2.99×103 【典例分析】 【例1】在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)+4CO(g)⥫⥬Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如下： 温度/℃ 25 80 230 平衡常数/(mol-3·L3) 5×104 2 1.9×10-5 下列说法不正确的是 A.上述生成Ni(CO)4(g)的反应为吸热反应 B.25 ℃时，反应Ni(CO)4(g)⥫⥬Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为2×10-5 mol3·L-3 C.在80 ℃时，测得某时刻，Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol·L-1，则此时v正<v逆 D.80 ℃达到平衡时，测得n(CO)=0.3 mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L-1 【答案】A 【解析】由图表分析，平衡常数随温度升高而减小，说明逆向是吸热反应，故正向是放热反应，故A错误；25 ℃时反应Ni(CO)4(g)⥫⥬Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为反应Ni(s)+4CO(g)⥫⥬Ni(CO)4(g)的平衡常数的倒数，即为 mol3·L-3=2×10-5 mol3·L-3,故B正确；在80 ℃时，测得某时刻,Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol·L-1, Q== mol-3·L3=8 mol-3·L3>2 mol-3·L3，反应逆向进行，故v正<v逆，故C正确；80 ℃达到平衡时，测得n(CO)=0.3 mol，c(CO)=1 mol·L-1，依据平衡常数计算式，K==2 mol-3·L3，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L-1，故D正确。 【例2】血红蛋白分子(Hb)在人体中存在如下过程： ①Hb+O2(g)⥫⥬Hb(O2)　K1=2.2 mol-1·L； ②Hb(O2)+CO(g)⥫⥬Hb(CO)+O2(g)　K2=480。 下列说法错误的是 A.相比于O2，血红蛋白分子更易与CO结合 B.CO中毒时，需立即阻隔(或切断)CO源，使K2变小 C.沿海地区到高原地区旅游，人体内的Hb数量会升高 D.CO中毒时，可将病人移入高压氧舱，使反应②逆向进行 【答案】B 【解析】K2=480，说明正反应进行程度较大，说明相比于O2，血红蛋白分子更易与CO结合，A正确；K只与温度有关，CO中毒，立即隔离(或切断)CO源不能使K2变小，B错误；高原地区含氧量低，氧气浓度小，反应①逆向进行，导致人体内Hb数量升高，C正确；CO中毒，将病人移入高压氧舱，O2浓度增大，反应②逆向进行，从而缓解CO中毒，D正确。 【例3】在1 L恒容密闭容器中充入0.2 mol CH4和1.0 mol H2O，在温度900 K条件下进行反应：CH4(g)+H2O(g) ⥫⥬CO(g)+3H2(g)。 (1)保持温度不变，若容器内n(CO)=0.1 mol，此时反应________(填“正向进行”“逆向进行”或“处于平衡状态”)(已知：900 K时反应的平衡常数为1.2 mol2·L-2)。  (2)若保持900 K，达到平衡时再往容器内充入0.1 mol He，此时v正__(填“>”“<”或“=”)v逆。 【答案】(1)正向进行　(2)= 【解析】(1)n(CO)=0.1 mol时,CH4、H2O、H2的浓度依次为0.1 mol·L-1、0.9 mol·L-1、0.3 mol·L-1,Q= mol2·L-2 =0.03 mol2·L-2<1.2 mol2·L-2=K，反应正向进行。(2)反应容器容积不变，达到平衡时再充入0.1 mol He，He不参与反应，也不会改变反应物和反应产物的浓度，K与Q仍然相等，平衡状态不变。 【知识点4】平衡转化率、压强平衡常数 一、平衡常数与平衡转化率的相关计算 1、计算模型——“三段式”法 有关平衡常数和平衡转化率计算的关键是找到达平衡状态时的转化量和平衡量。 2、平衡转化率 如可逆反应：mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g)，反应物A的平衡转化率： α(A)=×100%=×100%。 【例】一定温度下，将0.050 mol SO2(g)和0.030 mol O2(g)注入体积为1.0 L的密闭反应器，发生反应2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g)，达到平衡后，测得SO3的平衡浓度为0.044 mol·L-1。 (1)计算SO2和O2的平衡转化率。 (2)计算该温度下的平衡常数K。 【解题过程】 (1)列“三段式” 　　　　　　　　　　　2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g) 初始浓度/(mol·L-1)　　　0.050　　0.030　0 转化浓度/(mol·L-1)　　　0.044　　0.022　0.044 平衡浓度/(mol·L-1)　　　0.006　　0.008　0.044 根据转化量，计算转化率 α(SO2)=×100%=88% α(O2)=×100%≈73% (2)根据平衡浓度，计算平衡常数 K==≈6.7×103 mol-1·L 二、压强平衡常数及简单计算 1、压强平衡常数(Kp)的概念 在化学平衡体系中，由各气体物质的分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数，用符号Kp表示，其单位与表达式有关。 2、表达式 对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g)，在一定温度下，达到平衡时，其压强平衡常数Kp=。其中p平(A)、p平(B)、p平(C)、p平(D)表示对应物质的分压。 【注意】①混合气体中某组分的分压=总压×该组分的物质的量分数，pB=p总×。 ②混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和，即p总=pA+pB+pC+…。 【例】在300 ℃、8 MPa下，将CO2和H2按物质的量之比为1∶3通入恒压密闭容器中发生反应：CO2(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g)，达到平衡时，测得CO2的平衡转化率为50%，则该反应条件下的压强平衡常数Kp=______________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。  【解题过程】设起始时通入1 mol CO2、3 mol H2，列三段式： 　　　　　　　　　　CO2(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g) 起始量/mol　　　　　1　　　3　　　　0　　　　0 变化量/mol　　　　　0.5　　1.5　　　　0.5　　　0.5 平衡量/mol　　　　　0.5　　1.5　　　　0.5　　　0.5 p平(CO2)=p平(CH3OH)=p平(H2O)=8× MPa= MPa，p平(H2)=8× MPa=4 MPa， 所以Kp= MPa-2= MPa-2。 【典例分析】 【例1】在830 K时，在密闭容器中发生可逆反应：CO(g)+H2O(g)⥫⥬CO2(g)+H2(g)　ΔH<0。试回答下列问题： (1)若起始时c(CO)=2 mol·L-1，c(H2O)=3 mol·L-1，4 s后达到平衡，此时CO的转化率为60%，则在该温度下，该反应的平衡常数K=______________。  (2)在相同温度下，若起始时c(CO)=1 mol·L-1，c(H2O)=2 mol·L-1，反应进行一段时间后，测得H2的浓度为0.5 mol·L-1，则此时该反应是否达到平衡状态：______(填“是”或“否”)，此时v正_______(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。  【答案】(1)1　(2)否　大于 【解析】(1) 　　　　　　　CO(g)+H2O(g)⥫⥬CO2(g)+H2(g) c始/(mol·L-1)　　2　　　3　　　0　　　0 c变/(mol·L-1)　　1.2　　1.2　　1.2　　　1.2 c平/(mol·L-1)　　0.8　　1.8　　1.2　　　1.2 该反应的平衡常数K===1。 (2)反应进行到某时刻时，c(H2)=c(CO2)=0.5 mol·L-1，c(CO)=0.5 mol·L-1，c(H2O)=1.5 mol·L-1，Q= ==<K，因此反应未达到平衡状态，反应向正反应方向进行，v正>v逆。 【例2】一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2， 376.8 ℃时平衡常数Kp=1.0×104 Pa2，在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8 ℃,碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时,测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则p平(ICl)=________kPa，反应2ICl(g)===Cl2(g)+I2(g)的平衡常数K=____________________(列出计算式即可)。  【答案】24.8　 【解析】由题意可知，376.8 ℃时玻璃烧瓶中发生两个反应：BaPtCl6(s)⥫⥬BaCl2(s)+Pt(s)+2Cl2(g)、Cl2(g)+I2(g) ⥫⥬2ICl(g)。BaPtCl6(s)⥫⥬BaCl2(s)+Pt(s)+2Cl2(g)的平衡常数Kp=1.0×104 Pa2，则平衡时(Cl2)=1.0×104 Pa2，p平(Cl2)=100 Pa，设到达平衡时I2(g)的分压减小p kPa，则 　　　　　　　Cl2(g)+I2(g)2ICl(g) 开始/kPa　　　　　　20.0　　　0 变化/kPa　　　　　　p　　　　2p 平衡/kPa　　　0.1　　20.0-p　　2p 376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则0.1+20.0+p=32.5，解得p=12.4，则平衡时p平(ICl)=2p kPa= 2×12.4 kPa=24.8 kPa；则平衡时，I2(g)的分压为(20.0-p) kPa=(20×103-12.4×103) Pa，p平(ICl)=24.8 kPa=24.8 ×103 Pa，p平(Cl2)=0.1 kPa=100 Pa，因此反应2ICl(g)===Cl2(g)+I2(g)的平衡常数K=。 【例3】某温度下，将0.30 mol H2S与0.20 mol CO2充入5.0 L恒容密闭容器中，发生反应H2S(g)+CO2(g)⥫⥬COS(g)+H2O(g)，4 s后反应达到平衡，水蒸气的物质的量分数为20%，则 (1)0~4 s内，v(COS)=________mol·L-1·s-1。  (2)CO2的平衡转化率为________%。  (3)该反应的平衡常数为________。  【答案】(1)0.005　(2)50　(3)0.5 【解析】由题意知，该反应为气体分子数不变的反应,反应前后气体总的物质的量不变,则0~4 s内，生成H2O、COS均为0.5 mol×20%=0.1 mol，平衡时硫化氢、二氧化碳分别为0.30 mol-0.10 mol=0.20 mol、0.20 mol-0.10 mol=0.10 mol，则v(COS)==0.005 mol·L-1·s-1，CO2的平衡转化率为×100%=50%，该反应的平衡常数为K===0.5。 课后精练 1、温度为T1时，在容积为10 L的恒容密闭容器充入一定量的M(g)和N(g)，发生反应M(g)+N(g)⥫⥬2P(g)+Q(g)　ΔH>0。反应过程中的部分数据如表所示，下列说法正确的是 t/min 0 5 10 n(M)/mol 6.0 4.0 n(N)/mol 3.0 1.0 A.T1时该反应的化学平衡常数为1 mol·L-1 B.0~5 min内，用M表示的平均反应速率为0.4 mol·L-1·min-1 C.该反应在5~10 min内，v逆=v正 D.当P、Q的物质的量之比保持不变时，可判断该反应达到平衡状态 【答案】C 【解析】根据表格中的数据可以判断，T1时， t/min 0 5 10 n(M)/mol 6.0 4.0 4.0 n(N)/mol 3.0 1.0 1.0 反应在5 min时已经达到平衡,平衡时c(M)=0.4 mol·L-1、c(N)=0.1 mol·L-1、c(P)=0.4 mol·L-1、c(Q)=0.2 mol·L-1, T1时K= mol·L-1=0.8 mol·L-1，A错误；0~5 min内，M的物质的量减少2.0 mol，反应速率为=0.04 mol·L-1·min-1，B错误；根据分析，5~10 min时各物质浓度不再变化，说明反应达到平衡状态，此时v逆=v正，C正确；反应中P和Q的生成量之比始终为2∶1，其物质的量之比恒为定值，不能作为平衡判断依据，D错误。 2、将一定量纯净的NH4HS固体置于密闭真空容器中(假设容器容积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到平衡：NH4HS(s)⥫⥬NH3(g)+H2S(g)。能判断该反应已经达到化学平衡状态的是 ①v正(NH3)=v逆(H2S) ②密闭容器中总压强不变 ③密闭容器中混合气体的密度不变 ④密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变 ⑤密闭容器中混合气体的总物质的量不变 ⑥密闭容器中NH3的体积分数不变 ⑦混合气体总质量不变 A.①②③④⑤⑦ B.①③⑤⑥ C.①②③⑤⑦ D.全部 【答案】C 【解析】①v正(NH3)=v逆(H2S)，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态；②正反应为混合气体物质的量增大的反应，当密闭容器中总压强不变时，反应达到平衡状态；③在反应过程中容器容积始终是不变的，但是气体的质量是变化的，所以当密闭容器中混合气体的密度不变时，反应达到平衡状态；④由于体系中只有两种气体，且NH3和H2S的物质的量之比始终满足1∶1，所以密闭容器中混合气体的平均相对分子质量始终不变，故混合气体的平均相对分子质量不变不能说明反应达到平衡状态；⑤正反应气体的物质的量增大，当密闭容器中混合气体的总物质的量不变时，反应达到平衡状态；⑥由于体系中只有两种气体，NH3和H2S的物质的量之比始终满足1∶1，所以密闭容器中NH3的体积分数始终不变，故NH3的体积分数不变不能说明反应达到平衡状态；⑦由于反应物是固体，所以混合气体总质量不变时，反应达到平衡状态；故选C。 3、某反应2X(g)+Y(g)⥫⥬3Z(g)+M(s)　ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)，在与外界隔热且容积不变的密闭容器中进行时，下列关于平衡的相关说法不正确的是 A.达到平衡时，反应放出的总热量可能为a kJ B.当容器内气体的物质的量分数n(X)%∶n(Y)%不变时，肯定不能判断反应达到平衡状态 C.当容器内气体的密度不再变化时，则反应达到平衡状态 D.当容器内压强不再变化时，则反应达到平衡状态 【答案】B 【解析】达到平衡时若生成3 mol Z，反应放出的总热量为a kJ，故A正确；在与外界隔热且容积不变的密闭容器中，若起始X、Y的物质的量之比不为2∶1，当容器内气体的物质的量分数n(X)%∶n(Y)%不变时，表明正、逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故B错误；M(s)为固态，混合气体的质量为变量，容器容积为定值，则混合气体的密度为变量，当容器内气体的密度不再变化时，表明该反应达到平衡状态，故C正确；该反应前后气体的总物质的量为定值，该反应为放热反应，在与外界隔热且容积不变的密闭容器中，容器内压强为变量，当容器内压强不再变化时，表明反应达到平衡状态，故D正确。 4、恒温时向2 L密闭容器中通入一定量的气体X和Y，发生反应：2X(g)+Y(g)⥫⥬3Z(g)，Y的物质的量n(Y)随时间t变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 A.正反应速率a点比b点小 B.t0 min时该反应停止 C.t0 min时，c(Z)=0.75 mol·L-1 D.当密闭容器中的压强不再变化，该可逆反应达到化学平衡状态 【答案】C 【解析】反应开始加入一定量的气体X和Y，则反应2X(g)+Y(g)⥫⥬3Z(g)从正反应方向开始进行，随着反应的进行，正反应速率越来越小，到平衡时达到最小值，则根据图示可知，a点的正反应速率大于b点的正反应速率，A错误；可逆反应t0 min时达到平衡，此时反应仍在进行，正反应速率等于逆反应速率，B错误；从图像中可以看出，从反应开始到平衡，参加反应的Y的物质的量为0.5 mol，则生成的Z的物质的量为1.5 mol，因此t0 min时，c(Z)==0.75 mol·L-1，C正确；该反应是一个反应前后气体物质的量不变的反应，体系的压强始终不变，因此不能根据压强不变判断反应是否达到平衡状态，D错误。 5、一定温度下，将2 mol A(g)和2 mol B(g)混合充入容积为2 L的密闭刚性容器中，发生反应3A(g)+B(g)⥫⥬xC(g)+2D(g)，2 min末反应达到平衡，生成0.8 mol D，并测得C的物质的量浓度为0.4 mol·L-1。下列说法正确的是 A.此温度下该反应的平衡常数K=2 B.A的平衡转化率为60% C.x=1 D.A和B的平衡转化率相等 【答案】B 【解析】根据题意可列“三段式”： 　　　　　　　　　　3A(g)+B(g)⥫⥬xC(g)+2D(g) 起始浓度/( mol·L-1)　　1　　1　　　0　　　0 转化浓度/( mol·L-1)　　0.6　　0.2　　0.2x　0.4 平衡浓度/( mol·L-1)　　0.4　　0.8　　0.2x　0.4 根据题意0.2x=0.4，解得x=2，C错误；K===0.5，A错误；A的平衡转化率为×100%=60%，B的平衡转化率为×100%=20%，B正确，D错误。 6、已知2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)，用分压p(某组分的分压等于总压与其物质的量分数的积)表示的平衡常数Kp=。298 K时，在体积固定的密闭容器中充入一定量的NO2，平衡时NO2的分压为100 kPa。已知Kp=2.7×10-3kPa-1，则NO2的转化率为 A.70% B.55% C.46% D.35% 【答案】D 【解析】假设NO2起始时投入的物质的量为1 mol，转化率为x，用三段式法计算： 　　　　　　　2NO2(g)⥫⥬N2O4(g) 起始量/mol　　1　　　　　0 改变量/mol　　x　　　　　0.5x 平衡量/mol　　1-x　　　　0.5x 同温同体积时,强之比等于物质的量之比,p平(NO2)∶p平(N2O4)=(1-x)∶0.5x=100 kPa∶p平(N2O4)，则p平(N2O4) = kPa，因此Kp= kPa-1=2.7×10-3 kPa-1，解得x≈0.35，所以NO2的平衡转化率为35%，故选D。 7、某可逆反应aA(g)+bB(g)⥫⥬cC(g)　ΔH，在某温度下的平衡常数为K(K≠1)。保持温度不变，将方程式的书写作如下改变，则ΔH和K数值的相应变化正确的是 A.写成2aA(g)+2bB(g)⥫⥬2cC(g)，ΔH、K均扩大了一倍 B.写成2aA(g)+2bB(g)⥫⥬2cC(g)，ΔH扩大了一倍，K保持不变 C.写成cC(g)⥫⥬aA(g)+bB(g)，ΔH、K变为原来的相反数 D.写成cC(g)⥫⥬aA(g)+bB(g)，ΔH变为原来的相反数，K变为原来的倒数 【答案】D 【解析】写成2aA(g)+2bB(g)⥫⥬2cC(g)，ΔH扩大了一倍，K变为原来的平方，A、B错误；写成cC(g)⥫⥬ aA(g)+bB(g)，ΔH变为原来的相反数，K变为原来的倒数，C错误，D正确。 8、X、Y、Z为三种气体，把a mol X和b mol Y充入一密闭容器，发生反应：X+2Y⥫⥬2Z。达到平衡时，若它们的物质的量满足：n(X)+n(Y)=n(Z)，则Y的转化率为 A.×100% B.×100% C.×100% D.×100% 【答案】B 【解析】　　　　　X　+　2Y⥫⥬2Z 起始/mol　　　　a　　　b　　0 变化/mol　　　　x　　　2x　　2x 平衡/mol　　　　a-x　　b-2x　2x 据题意有(a-x)+(b-2x)=2x，解得x=，故Y的转化率为×100%=×100%。 9、在容积不变的密闭容器中进行反应：2M(g)+N(g)⥫⥬2Q(g)　ΔH，其平衡常数与温度的关系如图所示。下列说法正确的是 A.b点时v正>v逆 B.a点处v正(M)=v逆(N) C.c点处v正(M)∶v正(N)=2∶1 D.a、b、c三点中，只有b点处反应达到平衡状态 【答案】C 【解析】a点处于平衡状态，故v正(M)=2v逆(N)，B错误；化学反应中各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，c点处，v正(M)∶v正(N)=2∶1，C正确； a、b、c三点都处于曲线上，故都达到平衡状态，D错误。 10、在773 K时,CO(g)+H2O(g)⥫⥬CO2(g)+H2(g)的平衡常数K=9，若CO、H2O的起始浓度均为0.020 mol·L-1，则在此条件下CO的转化率是 A.60% B.50% C.75% D.25% 【答案】C 【解析】设达到平衡时CO转化的浓度为x mol·L-1,则平衡时c平(CO)=c平(H2O)=(0.020-x)mol·L-1,c平(CO2)=c平(H2) =x mol·L-1。K===9，解得x=0.015，则CO的转化率为×100%=75%。 11、某温度下，H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g)的平衡常数K=0.25，若在此温度下，在10 L的密闭容器中充入0.2 mol HI气体，达到平衡时，HI的分解率为____________。  【答案】80% 【解析】第一步，计算2HI(g)⥫⥬H2(g)+I2(g)的平衡常数K=4。 第二步，设未知量，列“三段式” 设生成的H2的浓度为x mol·， 　　　　　　　　　　2HI(g)⥫⥬H2(g)+I2(g) 起始/(mol·L-1)　　　　0.02　　0　　　0 转化/(mol·L-1)　　　　2x　　　x　　　x 平衡/(mol·L-1)　　　　0.02-2x　x　　　x 第三步，代入平衡常数表达式，计算未知量 K==4，x=0.008， α(HI)=×100%=80%。 12、下列反应在210 ℃时达到平衡： ①PCl5(g)⥫⥬PCl3(g)+Cl2(g)　ΔH1>0 K1=1 mol·L-1 ②CO(g)+Cl2(g)⥫⥬COCl2(g)　ΔH2<0 K2=5×104 mol-1·L ③COCl2(g)⥫⥬CO(g)+Cl2(g)　ΔH3>0　K3 (1)根据反应①的平衡常数K的表达式，平衡时下列等式必定成立的是________(填字母)。  A.c平(PCl5)=c平(PCl3)=c平(Cl2)的值为1 B.c平(PCl5)=c平(PCl3)·c平(Cl2)的值为1 C.c平(PCl5)=c平(PCl3)·c平(Cl2) (2)反应②和反应③的平衡常数表达式__________(填“相同”或“不同”)，K3=______ mol·L-1。  (3)降低Cl2浓度，反应③的平衡常数K3将______(填“增大”“减小”或“不变”)。  【答案】(1)C　(2)不同　2×10-5　(3)不变 【解析】(1)反应①K1==1 mol·L-1，故c平(PCl5)=c平(PCl3)·c平(Cl2)，但其值不一定均等于1，故选C。(2)反应②③互为可逆反应，所以K2与K3不同，K3==2×10-5 mol·L-1。(3)平衡常数只随温度变化而变化，故Cl2浓度改变，K3不变。 13、在密闭容器中通入物质的量均为0.2 mol的CH4和CO2，在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)⥫⥬2CO(g)+2H2(g)，CH4的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示。 (1)若反应在恒温、恒容密闭容器中进行，下列叙述能说明反应到达平衡状态的是________(填字母)。  A.容器中混合气体的密度保持不变 B.容器内混合气体的压强保持不变 C.反应速率：2v正(CO2)=v正(H2) D.同时断裂2 mol C—H键和1 mol H—H键 (2)由上图可知，Y点速率：v正______(填“>”“<”或“=”)v逆。  (3)X点的平均摩尔质量为________。  (4)已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数，用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp，则X点对应温度下的Kp=________(用含p2的代数式表示)。  【答案】(1)BD　(2)>　(3)20 g·mol-1　(4) 【解析】(1)反应在恒温、恒容密闭容器中发生，参加反应的各组分都是气体，体积不变，气体总质量不变，则密度始终不变，故密度不变时，不能说明反应达到平衡，A错误；反应正向气体体积增大，恒容容器中，压强随着反应正向进行而增大，压强不变时说明各组分的含量不再变化，反应达到平衡，B正确；v正(CO2)和v正(H2)均表示正反应速率，化学反应速率之比等于化学计量数之比，任意时刻都成立，不能说明反应达到平衡，C错误；断裂2 mol C—H键时生成1 mol H—H键，同时又断裂1 mol H—H键，则正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡，D正确。(2)Y点时CH4的转化率低于平衡时的转化率，则平衡还需要向正反应方向移动，则：v正>v逆。(3)在密闭容器中通入物质的量均为0.2 mol的CH4和CO2，在一定条件下发生反应，在X点时CH4的平衡转化率为50%，列三段式： 　　　　　　　　CO2(g)+CH4(g)⥫⥬2CO(g)+2H2(g) 起始量/mol　　　0.2　　　0.2　　　0　　　0 转化量/mol　　　0.1　　　0.1　　　0.2　　0.2 平衡量/mol　　　0.1　　　0.1　　　0.2　　0.2 平衡时总物质的量为0.6 mol,得到X点的平均摩尔质量为M===20 g·mol-1。 (4)Kp==。 14、(1)甲醇催化加CO可以制取甲酸甲酯。在容积恒为2 L的密闭容器中充入2 mol CH3OH(g)和2 mol CO(g)，在一定温度下发生反应：CH3OH(g)+CO(g)⥫⥬HCOOCH3(g)，测得容器内的压强随时间的变化如表所示。 t/min 0 2 4 6 8 10 12 14 p/kPa p0 — 0.8p0 — — 0.7p0 0.7p0 0.7p0 在此条件下，该反应的平衡常数Kp=________kPa-1(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。  (2)一定温度下，向恒容密闭容器中通入等物质的量的C2H6和H2，初始压强为100 kPa，发生反应：C2H6(g) ⥫⥬C2H4(g)+H2(g)　ΔH>0，乙烷的平衡转化率为20%。平衡时体系的压强为 kPa，该反应的平衡常数Kp=______kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。  【答案】(1)　(2)110　15 【解析】(1)设平衡时CH3OH反应了x mol，列出三段式： 　　　　　　　　CH3OH(g)+CO(g)⥫⥬HCOOCH3(g) 起始/mol　　　　2　　　　　2　　　　0 转化/mol　　　　x　　　　　x　　　　x 平衡/mol　　　　2-x　　　　2-x　　　x 反应后总物质的量为(4-x)mol，T、V一定时，n和p成正比，所以=，解得x=1.2，则反应后总物质的量为2.8 mol，CH3OH、CO的物质的量分数相同，为==，HCOOCH3的物质的量分数为==，则Kp== kPa-1= kPa-1。 (2)假设C2H6、H2起始物质的量均为1 mol，乙烷的平衡转化率为20%，列出三段式： 　　　　　　　　C2H6(g)⥫⥬C2H4(g)+H2(g)　n总 起始/mol　　　　1　　　　0　　　　1　　2 转化/mol　　　　0.2　　　0.2　　　　0.2 平衡/mol　　　　0.8　　　0.2　　　　1.2　2.2 设平衡时总压强为x，根据T、V一定时，压强之比等于物质的量之比得到=，解得x=110 kPa，即平衡时体系的总压强为110 kPa，该反应的平衡常数Kp==15 kPa。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第08讲 化学平衡常数、平衡转化率及相关计算 学习目标 1、认识化学平衡常数的概念，掌握化学平衡状态判断方法及平衡常数表达式书写。 2、掌握平衡常数与平衡转化率的相关计算。 3、了解压强平衡常数。 知识导图 新知精讲 【知识点1】化学平衡状态及其判断 1.化学平衡状态 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 3.平衡状态的判断方法 (1)直接判据——定义法 正反应速率与逆反应速率相等，即v正＝v逆 ①同一物质(两种表述)：v正＝v逆、断键数＝成键数。 ②不同物质：必须标明是“不同方向”的反应速率关系，且速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。 如aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态。 (2)间接判据——“变量不变”时即为平衡 当反应过程中变化的量不再改变时，化学反应达到平衡状态，即反应前后始终不变的量不能作为判据。 【举例】常见的判断依据（以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例） 类型 判断依据 是否是平衡状态 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定 ②各物质的质量或各物质质量分数一定 ③各气体的体积或体积分数一定 ④总体积、总压强、总物质的量一定 正、逆反应速率的关系 ①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即v(正)=v(逆) ②在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC，则v(正)=v(逆) ③在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指v(逆) ④v(A):v(B):v(C):v(D)＝m:n:p:q，v(正)不一定等于v(逆) 压强 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) ②m＋n=p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 混合气体平均相对分子质量 ①一定时，只有当m＋n≠p＋q时 ②一定时，但m＋n=p＋q时 温度 任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 体系的密度 恒温恒容时，密度一定 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 恒温恒压时，若m＋n=p＋q，则密度一定时 【典例分析】 【例1】可逆反应：N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或反应产物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是 A.3v正(N2)=v正(H2) B.v正(N2)=v逆(NH3) C.2v正(H2)=3v逆(NH3) D.v正(N2)=3v逆(H2) 【例2】一定条件下，某恒容密闭容器中，N2、H2、NH3的起始浓度分别为0.2 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.5 mol·L-1，发生反应N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g)，反应达到平衡时，下列数据合理的是 A.c(N2)+c(H2)=0.1 mol·L-1 B.c(NH3)=0.66 mol·L-1 C.c(NH3)+c(H2)=1.06 mol·L-1 D.c(N2)+c(H2)+c(NH3)=1.5 mol·L-1 【例3】在恒温恒容条件下，下列三个可逆反应的某些“量”不再随时间改变时，判断是否一定达到了平衡状态。 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g) C(s)+CO2(g)⥫⥬2CO(g) ①混合气体的 总质量m总 ②混合气体的 总物质的量n总 ③混合气体的 密度ρ ④体系的 压强p ⑤混合气体的 平均摩尔质量 【知识点2】认识化学平衡常数 1、下表是698.6 K时，反应H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g)以不同初始浓度测得和计算的数据。 初始浓度/(mol·L-1) 平衡浓度/(mol·L-1) c始(H2) c始(I2) c始(HI) c平(H2) c平(I2) c平(HI) 0.010 67 0.011 96 0 0.001 83 0.003 13 0.017 67 54.51 0.011 35 0.009 04 0 0.003 56 0.001 25 0.015 59 54.62 0.011 34 0.007 51 0 0.004 57 0.000 74 0.013 54 54.21 0 0 0.004 49 0.000 48 0.000 48 0.003 53 54.08 0 0 0.010 69 0.001 14 0.001 14 0.008 41 54.42 观察各组分的初始浓度和值，可得出的结论是：不管H2、I2和HI的初始浓度是多大，只要保持反应体系的温度不变，达到化学平衡状态后就为常数。  2、平衡常数的概念 在一定温度下，一个可逆反应达到化学平衡时，体系内反应产物浓度幂(以其化学计量数为幂)之积与反应物浓度幂之积的比值就是一个常数，叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K表示。 3、平衡常数表达式 对于一般的可逆反应：aA(g)+bB(g)⥫⥬cC(g)+dD(g) K=。 固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中。如： ①C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) K＝ ②Fe3＋(aq)＋3H2O(l)Fe(OH)3(s)＋3H＋(aq) K＝ ③Br2＋H2OH＋＋Br－＋HBrO K＝ ④C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) 【思考】写出下列反应的化学平衡常数表达式，并回答下列问题。 (1)①N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g) K1= 。 ②N2(g)+H2(g)⥫⥬NH3(g) K2= 。 ③2NH3(g)⥫⥬N2(g)+3H2(g) K3= 。 (2)由化学方程式①②知，若化学方程式①的化学计量数变为原来的后成为化学方程式②，化学平衡常数K1、K2有何关系？ 。 (3)由化学方程式①③得出正向反应和逆向反应的平衡常数有何关系？ 。 4、书写平衡常数表达式的注意事项 (1)对于有纯固体或纯液体参与的反应，纯固体或纯液体不列入化学平衡常数的表达式中。 (2)对于某一化学反应，K的表达式不是唯一的，取决于化学方程式的系数。 ①K与化学计量数等倍扩大或缩小成幂指数关系。 ②对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。 ③若两反应的平衡常数分别为K1、K2，则： a.若两反应相加，则总反应的平衡常数K=K1·K2。 b.若两反应相减，则总反应的平衡常数K=。 【典例分析】 【例1】写出下列可逆反应的平衡常数表达式 (1)H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g)，K= 。 (2)C(s)+H2O(g)⥫⥬CO(g)+H2(g)，K= 。 (3)Cl2(aq)+H2O(l)⥫⥬H+(aq)+Cl-(aq)+HClO(aq)，K= 。 【例2】下列关于化学平衡常数的叙述正确的是 A.当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时，该反应达到化学平衡状态 B.平衡常数的大小与物质起始浓度有关 C.K值越大，反应物的平衡转化率越小 D.温度一定，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为相反数 【例3】25 ℃时，Cl2+H2⥫⥬2HCl　K1=2.57×1033 Br2+H2⥫⥬2HBr　K2=1.91×1019 Cl2+2HBr⥫⥬2HCl+Br2　K3 下列有关说法错误的是 A.增加氯气浓度，可使K3增大 B.相同条件下，Cl2与H2反应进行程度比Br2与H2的大 C.反应平衡常数关系为K3= D.Cl2的氧化性大于Br2 【知识点3】平衡常数的意义及应用 1、影响化学平衡常数的因素 (1)内因：反应物本身的性质，同一温度下，不同的反应化学平衡常数不同。 (2)外因：同一化学反应，平衡常数与浓度、压强无关，与温度有关，升高温度，吸热反应的平衡常数增大，反之减小。 如不同温度时，H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g)　ΔH=-14.9 kJ·mol-1的平衡常数K： 温度 425.6 ℃ 457.6 ℃ K 54.5 48.7 2、意义及应用 (1)判断可逆反应进行的程度 平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度(即反应限度)。 K值 <10-5 10-5~105 >105 反应程度 很难进行 可逆 进行得较完全 (2)判断可逆反应是否达到化学平衡状态及反应进行的方向 对于可逆反应：mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g)，在一定温度下的任意状态，反应物与反应产物的浓度有如下关系： 浓度商Q=， 当Q<K时，反应向正反应方向进行，直至达到新的平衡状态； 当Q＝K时，反应处于平衡状态； 当Q>K时，反应向逆反应方向进行，直至达到新的平衡状态。 (3)判断可逆反应的反应热 如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数与温度的关系如下，由下表数据分析可知，温度升高，K值减小，则正反应为放热反应。 T/K 373 473 573 673 773 K 3.35×109 1.00×107 2.45×105 1.88×104 2.99×103 【典例分析】 【例1】在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)+4CO(g)⥫⥬Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如下： 温度/℃ 25 80 230 平衡常数/(mol-3·L3) 5×104 2 1.9×10-5 下列说法不正确的是 A.上述生成Ni(CO)4(g)的反应为吸热反应 B.25 ℃时，反应Ni(CO)4(g)⥫⥬Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为2×10-5 mol3·L-3 C.在80 ℃时，测得某时刻，Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol·L-1，则此时v正<v逆 D.80 ℃达到平衡时，测得n(CO)=0.3 mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L-1 【例2】血红蛋白分子(Hb)在人体中存在如下过程： ①Hb+O2(g)⥫⥬Hb(O2)　K1=2.2 mol-1·L； ②Hb(O2)+CO(g)⥫⥬Hb(CO)+O2(g)　K2=480。 下列说法错误的是 A.相比于O2，血红蛋白分子更易与CO结合 B.CO中毒时，需立即阻隔(或切断)CO源，使K2变小 C.沿海地区到高原地区旅游，人体内的Hb数量会升高 D.CO中毒时，可将病人移入高压氧舱，使反应②逆向进行 【例3】在1 L恒容密闭容器中充入0.2 mol CH4和1.0 mol H2O，在温度900 K条件下进行反应：CH4(g)+H2O(g) ⥫⥬CO(g)+3H2(g)。 (1)保持温度不变，若容器内n(CO)=0.1 mol，此时反应________(填“正向进行”“逆向进行”或“处于平衡状态”)(已知：900 K时反应的平衡常数为1.2 mol2·L-2)。  (2)若保持900 K，达到平衡时再往容器内充入0.1 mol He，此时v正__(填“>”“<”或“=”)v逆。 【知识点4】平衡转化率、压强平衡常数 一、平衡常数与平衡转化率的相关计算 1、计算模型——“三段式”法 有关平衡常数和平衡转化率计算的关键是找到达平衡状态时的转化量和平衡量。 2、平衡转化率 如可逆反应：mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g)，反应物A的平衡转化率： α(A)=×100%=×100%。 【例】一定温度下，将0.050 mol SO2(g)和0.030 mol O2(g)注入体积为1.0 L的密闭反应器，发生反应2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g)，达到平衡后，测得SO3的平衡浓度为0.044 mol·L-1。 (1)计算SO2和O2的平衡转化率。 (2)计算该温度下的平衡常数K。 【解题过程】 (1)列“三段式” 　　　　　　　　　　　2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g) 初始浓度/(mol·L-1)　　　0.050　　0.030　0 转化浓度/(mol·L-1)　　　0.044　　0.022　0.044 平衡浓度/(mol·L-1)　　　0.006　　0.008　0.044 根据转化量，计算转化率 α(SO2)=×100%=88% α(O2)=×100%≈73% (2)根据平衡浓度，计算平衡常数 K==≈6.7×103 mol-1·L 二、压强平衡常数及简单计算 1、压强平衡常数(Kp)的概念 在化学平衡体系中，由各气体物质的分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数，用符号Kp表示，其单位与表达式有关。 2、表达式 对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g)，在一定温度下，达到平衡时，其压强平衡常数Kp=。其中p平(A)、p平(B)、p平(C)、p平(D)表示对应物质的分压。 【注意】①混合气体中某组分的分压=总压×该组分的物质的量分数，pB=p总×。 ②混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和，即p总=pA+pB+pC+…。 【例】在300 ℃、8 MPa下，将CO2和H2按物质的量之比为1∶3通入恒压密闭容器中发生反应：CO2(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g)，达到平衡时，测得CO2的平衡转化率为50%，则该反应条件下的压强平衡常数Kp=______________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。  【解题过程】设起始时通入1 mol CO2、3 mol H2，列三段式： 　　　　　　　　　　CO2(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g) 起始量/mol　　　　　1　　　3　　　　0　　　　0 变化量/mol　　　　　0.5　　1.5　　　　0.5　　　0.5 平衡量/mol　　　　　0.5　　1.5　　　　0.5　　　0.5 p平(CO2)=p平(CH3OH)=p平(H2O)=8× MPa= MPa，p平(H2)=8× MPa=4 MPa， 所以Kp= MPa-2= MPa-2。 【典例分析】 【例1】在830 K时，在密闭容器中发生可逆反应：CO(g)+H2O(g)⥫⥬CO2(g)+H2(g)　ΔH<0。试回答下列问题： (1)若起始时c(CO)=2 mol·L-1，c(H2O)=3 mol·L-1，4 s后达到平衡，此时CO的转化率为60%，则在该温度下，该反应的平衡常数K=______________。  (2)在相同温度下，若起始时c(CO)=1 mol·L-1，c(H2O)=2 mol·L-1，反应进行一段时间后，测得H2的浓度为0.5 mol·L-1，则此时该反应是否达到平衡状态：______(填“是”或“否”)，此时v正_______(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。  【例2】一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2， 376.8 ℃时平衡常数Kp=1.0×104 Pa2，在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8 ℃,碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时,测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则p平(ICl)=________kPa，反应2ICl(g)===Cl2(g)+I2(g)的平衡常数K=____________________(列出计算式即可)。  【例3】某温度下，将0.30 mol H2S与0.20 mol CO2充入5.0 L恒容密闭容器中，发生反应H2S(g)+CO2(g)⥫⥬COS(g)+H2O(g)，4 s后反应达到平衡，水蒸气的物质的量分数为20%，则 (1)0~4 s内，v(COS)=________mol·L-1·s-1。  (2)CO2的平衡转化率为________%。  (3)该反应的平衡常数为________。  课后精练 1、温度为T1时，在容积为10 L的恒容密闭容器充入一定量的M(g)和N(g)，发生反应M(g)+N(g)⥫⥬2P(g)+Q(g)　ΔH>0。反应过程中的部分数据如表所示，下列说法正确的是 t/min 0 5 10 n(M)/mol 6.0 4.0 n(N)/mol 3.0 1.0 A.T1时该反应的化学平衡常数为1 mol·L-1 B.0~5 min内，用M表示的平均反应速率为0.4 mol·L-1·min-1 C.该反应在5~10 min内，v逆=v正 D.当P、Q的物质的量之比保持不变时，可判断该反应达到平衡状态 2、将一定量纯净的NH4HS固体置于密闭真空容器中(假设容器容积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到平衡：NH4HS(s)⥫⥬NH3(g)+H2S(g)。能判断该反应已经达到化学平衡状态的是 ①v正(NH3)=v逆(H2S) ②密闭容器中总压强不变 ③密闭容器中混合气体的密度不变 ④密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变 ⑤密闭容器中混合气体的总物质的量不变 ⑥密闭容器中NH3的体积分数不变 ⑦混合气体总质量不变 A.①②③④⑤⑦ B.①③⑤⑥ C.①②③⑤⑦ D.全部 3、某反应2X(g)+Y(g)⥫⥬3Z(g)+M(s)　ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)，在与外界隔热且容积不变的密闭容器中进行时，下列关于平衡的相关说法不正确的是 A.达到平衡时，反应放出的总热量可能为a kJ B.当容器内气体的物质的量分数n(X)%∶n(Y)%不变时，肯定不能判断反应达到平衡状态 C.当容器内气体的密度不再变化时，则反应达到平衡状态 D.当容器内压强不再变化时，则反应达到平衡状态 4、恒温时向2 L密闭容器中通入一定量的气体X和Y，发生反应：2X(g)+Y(g)⥫⥬3Z(g)，Y的物质的量n(Y)随时间t变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 A.正反应速率a点比b点小 B.t0 min时该反应停止 C.t0 min时，c(Z)=0.75 mol·L-1 D.当密闭容器中的压强不再变化，该可逆反应达到化学平衡状态 5、一定温度下，将2 mol A(g)和2 mol B(g)混合充入容积为2 L的密闭刚性容器中，发生反应3A(g)+B(g)⥫⥬xC(g)+2D(g)，2 min末反应达到平衡，生成0.8 mol D，并测得C的物质的量浓度为0.4 mol·L-1。下列说法正确的是 A.此温度下该反应的平衡常数K=2 B.A的平衡转化率为60% C.x=1 D.A和B的平衡转化率相等 6、已知2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)，用分压p(某组分的分压等于总压与其物质的量分数的积)表示的平衡常数Kp=。298 K时，在体积固定的密闭容器中充入一定量的NO2，平衡时NO2的分压为100 kPa。已知Kp=2.7×10-3kPa-1，则NO2的转化率为 A.70% B.55% C.46% D.35% 7、某可逆反应aA(g)+bB(g)⥫⥬cC(g)　ΔH，在某温度下的平衡常数为K(K≠1)。保持温度不变，将方程式的书写作如下改变，则ΔH和K数值的相应变化正确的是 A.写成2aA(g)+2bB(g)⥫⥬2cC(g)，ΔH、K均扩大了一倍 B.写成2aA(g)+2bB(g)⥫⥬2cC(g)，ΔH扩大了一倍，K保持不变 C.写成cC(g)⥫⥬aA(g)+bB(g)，ΔH、K变为原来的相反数 D.写成cC(g)⥫⥬aA(g)+bB(g)，ΔH变为原来的相反数，K变为原来的倒数 8、X、Y、Z为三种气体，把a mol X和b mol Y充入一密闭容器，发生反应：X+2Y⥫⥬2Z。达到平衡时，若它们的物质的量满足：n(X)+n(Y)=n(Z)，则Y的转化率为 A.×100% B.×100% C.×100% D.×100% 9、在容积不变的密闭容器中进行反应：2M(g)+N(g)⥫⥬2Q(g)　ΔH，其平衡常数与温度的关系如图所示。下列说法正确的是 A.b点时v正>v逆 B.a点处v正(M)=v逆(N) C.c点处v正(M)∶v正(N)=2∶1 D.a、b、c三点中，只有b点处反应达到平衡状态 10、在773 K时,CO(g)+H2O(g)⥫⥬CO2(g)+H2(g)的平衡常数K=9，若CO、H2O的起始浓度均为0.020 mol·L-1，则在此条件下CO的转化率是 A.60% B.50% C.75% D.25% 11、某温度下，H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g)的平衡常数K=0.25，若在此温度下，在10 L的密闭容器中充入0.2 mol HI气体，达到平衡时，HI的分解率为____________。  12、下列反应在210 ℃时达到平衡： ①PCl5(g)⥫⥬PCl3(g)+Cl2(g)　ΔH1>0 K1=1 mol·L-1 ②CO(g)+Cl2(g)⥫⥬COCl2(g)　ΔH2<0 K2=5×104 mol-1·L ③COCl2(g)⥫⥬CO(g)+Cl2(g)　ΔH3>0　K3 (1)根据反应①的平衡常数K的表达式，平衡时下列等式必定成立的是________(填字母)。  A.c平(PCl5)=c平(PCl3)=c平(Cl2)的值为1 B.c平(PCl5)=c平(PCl3)·c平(Cl2)的值为1 C.c平(PCl5)=c平(PCl3)·c平(Cl2) (2)反应②和反应③的平衡常数表达式__________(填“相同”或“不同”)，K3=______ mol·L-1。  (3)降低Cl2浓度，反应③的平衡常数K3将______(填“增大”“减小”或“不变”)。  13、在密闭容器中通入物质的量均为0.2 mol的CH4和CO2，在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)⥫⥬2CO(g)+2H2(g)，CH4的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示。 (1)若反应在恒温、恒容密闭容器中进行，下列叙述能说明反应到达平衡状态的是________(填字母)。  A.容器中混合气体的密度保持不变 B.容器内混合气体的压强保持不变 C.反应速率：2v正(CO2)=v正(H2) D.同时断裂2 mol C—H键和1 mol H—H键 (2)由上图可知，Y点速率：v正______(填“>”“<”或“=”)v逆。  (3)X点的平均摩尔质量为________。  (4)已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数，用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp，则X点对应温度下的Kp=________(用含p2的代数式表示)。  14、(1)甲醇催化加CO可以制取甲酸甲酯。在容积恒为2 L的密闭容器中充入2 mol CH3OH(g)和2 mol CO(g)，在一定温度下发生反应：CH3OH(g)+CO(g)⥫⥬HCOOCH3(g)，测得容器内的压强随时间的变化如表所示。 t/min 0 2 4 6 8 10 12 14 p/kPa p0 — 0.8p0 — — 0.7p0 0.7p0 0.7p0 在此条件下，该反应的平衡常数Kp=________kPa-1(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。  (2)一定温度下，向恒容密闭容器中通入等物质的量的C2H6和H2，初始压强为100 kPa，发生反应：C2H6(g) ⥫⥬C2H4(g)+H2(g)　ΔH>0，乙烷的平衡转化率为20%。平衡时体系的压强为 kPa，该反应的平衡常数Kp=______kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。  第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $