第8章 第3讲 化学平衡状态与化学平衡常数(教用Word)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·化学（鲁琼版 不定项）

该高中化学讲义围绕化学平衡状态与化学平衡常数核心考点，按可逆反应概念、平衡状态建立与特征、平衡常数含义及计算的逻辑层次展开，通过考点梳理、方法指导（如平衡状态“正逆相等，变量不变”判断法）、真题训练（2025-2024年高考题）等环节，帮助学生构建知识体系，突破判断与计算难点。 讲义突出科学思维培养，如用“三段式”模型解析平衡常数计算，结合高考真题设计分层练习（基础判断到综合计算），助力学生提升证据推理能力。通过即时反馈与方法总结，确保高效复习，为教师把控节奏、学生提升应考能力提供有力支持。

第3讲　化学平衡状态与化学平衡常数 　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。 考点一　可逆反应与化学平衡状态 1．化学平衡研究的对象——可逆反应 2．化学平衡状态 (1)概念：一定条件下的可逆反应，当正反应速率和逆反应速率相等时，反应物和生成物的浓度不再改变的状态。 (2)建立过程 (3)特征 (1)Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O为可逆反应(　　) (2)任何可逆反应都有一定限度，达到了化学平衡状态即达到了该反应的限度(　　) (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)在容积为1 L的密闭容器中发生反应2NO(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g)，当容器中气体的颜色保持不变时，说明反应达到平衡状态(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√ 一、可逆反应的理解与判断 1．（2025·安徽A10联盟联考）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Cl2 C．铜和浓硫酸在加热条件下能反应，不加热不能反应 D．N2和H2在反应室中合成NH3 解析：选C。A项，高炉炼铁中CO比例不变，说明反应达到化学平衡状态，与可逆反应有关；B项，Cl2溶于水存在可逆反应：Cl2＋H2O⇌HClO＋H＋＋Cl－，故溶液中既存在Cl－也存在Cl2；C项，铜与浓硫酸在加热条件下发生反应，在常温下不反应，与可逆反应无关；D项，N2与H2反应生成NH3是典型的可逆反应：N2＋3H22NH3。 2．（2026·杭州模拟）在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是(　　) A．SO2为0.4 mol·L-1，O2为0.2 mol·L-1 B．SO2为0.25 mol·L-1 C．SO3为0.4 mol·L-1 D．SO2、SO3均为0.15 mol·L-1 解析：选B。利用“极值法”，若该反应正向进行到底，则最终SO3的浓度为0.4 mol·L-1，SO2和O2的浓度为0；若该反应逆向进行到底，则最终SO2和O2的浓度分别为0.4 mol·L-1和0.2 mol·L-1，SO3的浓度为0。但该反应为可逆反应，平衡时各物质浓度均不为0，A、C错误；反应物、生成物的浓度不可能同时减小，D错误。 二、化学平衡状态的判断 3．（2026·枣庄模拟）恒温恒压密闭装置中投入一定量的反应物进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，下列情况不能确定该反应达到化学平衡状态的是(　　) A．SO3的浓度不再发生变化 B．容器内混合气体密度不再发生变化 C．SO2与O2的物质的量之比不再发生变化 D．混合气体的平均相对分子质量不再发生变化 解析：选C。A项，SO3的浓度不再变化，说明正、逆反应速率相等，达到平衡状态；B项，恒温恒压下，气体总质量不变，但气体体积随反应变化，密度＝，当气体密度不变时表明气体体积不再变化，即反应达到平衡状态；C项，若初始投料中SO2与O2的物质的量之比为2∶1，反应中该比值始终为2∶1，无法判断是否达到平衡状态；D项，气体总质量固定，平均相对分子质量＝，气体总物质的量变化时平均相对分子质量变化，当其不变时表明达到平衡状态。 4．在容积不变、绝热的密闭容器中，发生反应：2X(g)＋Y(g)⥫⥬3Z(g)＋M(s)　ΔH＝－a kJ·mol-1。下列说法不正确的是(　　) A．容器的温度不再升高，表明反应达到平衡状态 B．容器压强不变，表明反应达到平衡状态 C．达到化学平衡时，反应放出的总热量可能为a kJ D．反应过程中，气体的密度始终保持不变 解析：选D。此容器是容积不变、绝热的密闭容器，且此反应是放热反应，随着反应进行，温度升高，压强增大，因此当温度、压强不再改变时，说明反应达到平衡状态，A、B正确；当生成3 mol Z(g)和1 mol M(s)时，放出的热量为a kJ，C正确；因为M为固体，反应正向进行时，气体质量减少，容器为恒容状态，密度减小，D不正确。 5．一定温度下，反应N2O4(g)⥫⥬2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(　　) A．①② B．②④ C．③④ D．①④ 解析：选D。ΔH是恒量，不能作为判断平衡状态的标志，②曲线不能说明反应达到平衡状态；N2O4是反应物，N2O4的正反应速率应逐渐减小直至不变，③曲线趋势不正确。 判断化学平衡状态的两种标志 (1)动态标志：v正＝v逆≠0 ①同种物质：同种物质的生成速率等于消耗速率，但不等于0。 ②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA(g)＋bB(g)⥫⥬cC(g)＋dD(g)，当 ＝ 时，反应达到平衡状态。 (2)静态标志：“变量”不变 在未达到平衡时不断变化，达到平衡时不再发生变化的各种物理量（如各物质的质量、物质的量或浓度、百分含量、压强、密度或颜色等），如果不再发生变化，即达到平衡状态。 可简单总结为“正、逆相等，变量不变”。 考点二　化学平衡常数 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K表示。 2．表达式 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，当该反应在一定温度下达到化学平衡时，K＝（固体和纯液体物质的浓度视为常数，通常不列入化学平衡常数表达式中）。 3．影响因素 K只受温度影响，与物质的浓度变化、压强变化、是否使用催化剂无关。 4．应用 (1)判断化学反应可能进行的程度 K <10-5 10-5～105 >105 反应程度 很难进行 反应可逆 反应基本完全 (2)判断化学平衡移动的方向 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的称为浓度商，常用Q表示。 (3)判断可逆反应的反应热 (1)C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式为K＝(　　) (2)平衡常数发生变化，化学平衡一定发生移动　(　　) (3)化学平衡发生移动，平衡常数一定发生变化　(　　) (4)平衡常数K越大，表示反应进行得越快(　　) (5)反应A(g)＋B(g)⥫⥬C(g)达到平衡后，温度不变，增大压强，平衡正向移动，平衡常数增大(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)× 一、化学平衡常数的理解与应用 1．（2026·广州统考）NO与CO是燃油汽车尾气中的两种有害气体，常温常压下它们之间的反应为CO(g)＋NO(g)===CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－374.3 kJ·mol-1，K＝2.5×1010，反应速率较小。下列有关该反应的说法正确的是(　　) A．K很大，NO与CO在排入大气之前就已反应完全 B．增大压强，平衡将正向移动，K值变大 C．升高温度，既增大反应速率又增大K D．选用适宜催化剂可使尾气达到排放标准 解析：选D。K很大表示反应进行的程度大，由于NO与CO反应速率较小，在排入大气之前没有反应完全，A错误；增大压强，平衡正向移动，但K仅与温度有关，温度不变，则K不变，B错误；该反应正反应为放热反应，升高温度，反应速率增大，平衡逆向移动，K减小，C错误；选用适宜催化剂能增大反应速率，使尾气更快得到净化，达到排放标准，D正确。 2．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相应化学反应的平衡常数见下表： 化学反应 平衡常数 温度/℃ 500 800 ①2H2(g)＋CO(g)⥫⥬ CH3OH(g) K1 2.5 0.15 ②H2(g)＋CO2(g)⥫⥬ H2O(g)＋CO(g) K2 1.0 2.5 ③3H2(g)＋CO2(g)⥫⥬ CH3OH(g)＋H2O(g) K3 (1)据反应①与②可推导出K3＝____________（用K1、K2表示）。 (2)反应③的ΔH______（填“>”或“＜”）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，此时v正__________（填“＞”“＝”或“＜”）v逆。 解析：(1)K1＝，K2＝，K3＝，K3＝K1·K2。 (2)根据K3＝K1·K2，500 ℃、800 ℃时，反应③的平衡常数分别为2.5、0.375，即升高温度，K3减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，所以ΔH＜0。 (3)500 ℃时，K3＝2.5，Q＝＝≈0.88＜K3，故此时反应正向进行，v正＞v逆。 答案：(1)K1·K2　(2)＜　(3)＞ 二、化学平衡常数的相关计算 3．(双选)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：CO(g)＋H2S(g)⇌COS(g)＋H2(g)　K＝0.1。反应前CO的物质的量为10 mol，平衡后CO的物质的量为8 mol。下列说法正确的是(　　) A．若升高温度，H2S浓度增大，则表明该反应是吸热反应 B．通入CO后，正反应速率逐渐增大 C．反应前H2S的物质的量为7 mol D．CO的平衡转化率为20% 解析：选CD。升高温度，H2S浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应，故A不正确；通入CO，瞬间正反应速率增大，达到最大值，向正反应方向建立新的平衡，正反应速率逐渐减小，故B不正确；设反应前H2S的物质的量为a mol，容器的容积为1 L，列“三段式”： CO(g)＋H2S(g)⥫⥬COS(g)＋H2(g) 起始浓度/ (mol·L-1)　　 　 10　 a　 0　 0 转化浓度/ (mol·L-1) 2 2 2 2 平衡浓度/ (mol·L-1) 8 a－2 2 2 化学平衡常数K＝＝0.1，解得a＝7，故C正确；CO的平衡转化率为×100%＝20%，故D正确。 4．已知在密闭容器中发生可逆反应M(g)＋N(g)⥫⥬P(g)＋Q(g)　ΔH>0。某温度下，反应物的起始浓度分别为c(M)＝1 mol·L-1，c(N)＝2.4 mol·L-1。回答下列问题。 (1)若达到平衡后，M的转化率为60%，则N的平衡浓度是__________，平衡常数K为_______________________________。 (2)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c(M)＝4 mol·L-1，c(N)＝a mol·L-1，达到平衡后，c(P)＝2 mol·L-1，则M的转化率为________，N的起始浓度为________。 解析：(1)根据题意列“三段式”： M(g)＋N(g)⥫⥬P(g)＋Q(g) 起始浓度/(mol·L-1) 1 2.4 0 0 转化浓度/(mol·L-1) 0.6 0.6 0.6 0.6 平衡浓度/(mol·L-1) 0.4 1.8 0.6 0.6 N的平衡浓度为1.8 mol·L-1，平衡常数K＝＝0.5。 (2)根据题意列“三段式”： M(g)＋N(g)⥫⥬P(g)＋Q(g) 起始浓度/(mol·L-1) 4 a 0 0 转化浓度/(mol·L-1) 2 2 2 2 平衡浓度/(mol·L-1) 2 a－2 2 2 α(M)＝×100%＝50%，温度不变，平衡常数不变，K＝＝0.5，解得a＝6，即反应物N的起始浓度为6 mol·L-1。 答案：(1)1.8 mol·L-1　0.5 (2)50%　6 mol·L-1 1．（2025·云南卷）对于反应C2H5OH(g)＋H2O(g)⥫⥬2H2(g)＋CH3COOH(g)，一定温度下，下列叙述能说明恒容密闭容器中反应达到平衡状态的是________（填字母）。 A．容器内的压强不再变化 B．混合气体的密度不再变化 C．CH3COOH的体积分数不再变化 D．单位时间内生成1 mol H2O，同时消耗2 mol H2 解析：恒温恒容下发生反应C2H5OH(g)＋H2O(g)⥫⥬2H2(g)＋CH3COOH(g)，该反应是气体总物质的量增大的反应，容器内的压强不再变化，说明气体总物质的量不再改变，反应达到平衡状态，A符合题意；容器容积始终保持不变，气体总质量始终保持不变，则混合气体的密度是定量，混合气体的密度不再变化，不能说明反应达到平衡状态，B不符合题意；CH3COOH的体积分数不再变化，说明其物质的量不再改变，反应达到平衡状态，C符合题意；单位时间内生成1 mol H2O，同时消耗2 mol H2，均是逆反应速率，不能说明反应达到平衡状态，D不符合题意。 答案：AC 2．（2025·安徽卷）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＝＋26.3 kJ·mol-1 ②HCOOH(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－14.9 kJ·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________（填序号）。 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 解析：a项，反应中涉及的物质均为气体，混合气体的总质量不变，容器容积也不变，则气体密度始终不变，故气体密度不变不能说明反应达到平衡状态；b项，由反应①②可知，气体总物质的量是变量，已知温度和容器容积不变，根据pV＝nRT可知，气体总压强会随气体总物质的量的变化而改变，因此当气体总压强不变时说明反应达到平衡状态；c项，若H2O(g)的浓度不变，则反应①的正、逆反应速率相等，反应①达到平衡状态，此时HCOOH(g)的浓度也不变，则反应②也达到平衡状态；d项，CO和CO2的物质的量相等，无法说明正、逆反应速率相等，则无法说明反应达到平衡状态。 答案：bc 3．（2025·黑吉辽蒙卷）乙二醇是一种重要化工原料，以合成气(CO、H2)为原料合成乙二醇具有重要意义。直接合成法：2CO(g)＋3H2(g)HOCH2CH2OH(g)，不同温度下平衡常数如下表所示。 温度 298 K 355 K 400 K 平衡常数 6.5×104 1.0 1.3×10-3 (1)该反应的ΔH________（填“>”或“<”）0。 (2)实验表明，在500 K时，即使压强(34 MPa)很高乙二醇产率(7%)也很低，可能的原因是_____________________________________________ _____________________________________________________________（答出1条即可）。 解析：(1)随温度升高，平衡常数减小，说明温度升高，平衡逆向移动，正反应为放热反应，ΔH<0。 (2)该反应为放热反应，温度升高，平衡常数减小，500 K时平衡常数<1.3×10-3，即反应正向进行的程度很小，故即使压强很大，乙二醇产率也很低；也可能是在高温条件下，催化剂失去活性。 答案：(1)< (2)500 K时，反应的平衡常数很小，反应正向进行程度小（或500 K时催化剂失活等，答案合理即可） 4．（2024·全国甲卷）已知CH4(g)＋Br2(g)⥫⥬CH3Br(g)＋HBr(g)　ΔH＝－29 kJ·mol-1，CH4与Br2反应生成CH3Br，部分CH3Br会进一步溴化。将8 mmol CH4和8 mmol Br2通入密闭容器，平衡时，n(CH4)、n(CH3Br)与温度的关系如下图所示（假设反应后的含碳物质只有CH4、CH3Br和CH2Br2）。 (1)图中表示CH3Br的曲线是________（填“a”或“b”）。 (2)560 ℃时，CH4的转化率α＝________，n(HBr)＝________mmol。 (3)560 ℃时，反应CH3Br(g)＋Br2(g)⥫⥬CH2Br2(g)＋HBr(g)的平衡常数K＝________。 解析：(1)该反应的ΔH<0，升高温度，平衡逆向移动，n(CH4)增大，n(CH3Br)减小，故题图中表示CH3Br的曲线是a。(2)根据题图可知，560 ℃时，平衡时n(CH4)＝1.6 mmol，n(CH3Br)＝5.0 mmol，CH4的转化率α＝×100%＝80%，CH4的转化量为6.4 mmol，故进一步溴化的CH3Br的物质的量为(6.4－5.0) mmol＝1.4 mmol，CH3Br进一步溴化生成的HBr的物质的量为1.4 mmol，故n(HBr)＝6.4 mmol＋1.4 mmol＝7.8 mmol。(3)假设CH4与Br2反应生成CH3Br达到平衡后，CH3Br再进一步溴化，根据题图中的数据，并结合(2)的分析，列“三段式”： CH3Br(g)＋Br2(g)⥫⥬CH2Br2(g)＋HBr(g) 起始量/mmol 6.4 1.6 0 6.4 转化量/mmol 1.4 1.4 1.4 1.4 平衡量/mmol 5.0 0.2 1.4 7.8 该反应为气体分子数不变的反应，可用物质的量来代替浓度计算平衡常数，K＝＝10.92。 答案：(1)a　(2)80%　7.8　(3)10.92 学科网（北京）股份有限公司 $