2.2 第2课时 化学平衡常数(Word教参)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（人教版）

本讲义聚焦高中化学“化学平衡常数”核心知识点，以化学平衡状态为基础，系统构建浓度商与平衡常数的概念体系，涵盖表达式（明确固体、纯液体不列入）、影响因素（仅与温度相关）、意义（表征反应限度）及Q与K关系判断反应方向的逻辑脉络，通过“三段式”法搭建平衡常数与转化率计算的学习支架。 该资料特色鲜明，“教材挖掘”拓展压强平衡常数等进阶内容，“模型构建”呈现计算思维模型图，助力科学思维培养。题组分层设计（如平衡常数与方程式关系、转化率计算），结合实例（如SO₂转化率计算）强化科学探究与实践能力，课中辅助教师突破重难点，课后帮助学生通过针对性练习查漏补缺，深化化学观念理解。

第2课时　化学平衡常数 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.了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的联系。 3.能进行化学平衡常数、转化率的简单计算。 知识点一　化学平衡常数 1.浓度商 对于一般的可逆反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），在任意时刻都存在浓度商Q＝　　。 2.化学平衡常数 （1）表达式 当可逆反应[mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）]在一定温度下达到　化学平衡　时，浓度商是一个常数，把　平衡时的浓度商　称为化学平衡常数，简称平衡常数，用K表示，即K＝　　。K的数值与各反应体系中各物质的初始浓度和反应路径无关。 提醒：物质具有的能量或焓越低，越稳定。对于参与反应或平衡体系的固体、纯液体以及稀溶液中的溶剂，由于其浓度在反应过程中认为是不变的，一般不列入平衡常数表达式中。如，反应3Fe（s）＋4H2O（g）Fe3O4（s）＋4H2（g）的平衡常数的表达式K＝。 （2）影响因素 ①内因：反应物本身的性质。 ②外因：平衡常数K只与　温度　有关，与反应物或生成物的浓度等因素无关。 （3）意义 K越大→平衡体系中生成物所占的比例　越大　→正向反应进行的程度　越大　→反应进行得越　完全　→反应物的转化率　越大　；当K＞　105　时，该反应就进行得基本完全了。 K越小，该反应进行得越　不完全　，平衡时反应物的转化率　越小　。 【教材挖掘】　（1）如何根据浓度商（Q）与平衡常数的关系判断反应是否达到平衡或反应进行的方向及v正和v逆的大小关系？ 提示：若Q＜K，反应向正反应方向进行，v正＞v逆；若Q＞K，反应向逆反应方向进行，v正＜v逆； 若Q＝K，反应处于平衡状态，v正＝v逆。 （2）压强平衡常数（Kp）含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的分压代替平衡浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数。分压计算公式：某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数（或物质的量分数）。 写出可逆反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）的压强平衡常数表达式。已知：C2H6（g）C2H4（g）＋H2（g），容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压（p）下发生上述反应，乙烷的平衡转化率为α。计算反应的平衡常数Kp 。 提示：Kp＝　p 1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）可逆反应H2（g）＋I2（g）2HI（g）的平衡常数K＝。（　√　） （2）无论反应从正向进行还是从逆向进行，平衡时，只要温度一定，平衡常数为定值。（　√　） （3）使用催化剂可加快反应速率，平衡常数增大。（　×　） （4）K越大，该可逆反应的化学反应速率越快。（　×　） （5）K越大，表明可逆反应正向进行的程度越大。（　√　） （6）浓度或温度变化时，平衡常数都会改变。（　×　） （7）4HCl（g）＋O2（g）2Cl2（g）＋2H2O（g），增大，该反应的平衡常数增大。（　×　） 2.（2025·辽宁抚顺期中）在K2Cr2O7溶液中存在平衡：Cr2（aq）＋H2O（l）2Cr（aq）＋2H＋（aq）。该反应的平衡常数表达式为（　　） A. B. C. D. 解析：D　该反应的平衡常数表达式为K＝。 3.（2025·黑龙江牡丹江月考）已知下列反应的平衡常数：①S（s）＋O2（g）SO2（g），K1；②H2（g）＋S（s）H2S（g），K2；则反应H2（g）＋SO2（g）O2（g）＋H2S（g）的平衡常数是（　　） A.K1－K2 B.K1·K2 C. D. 解析：C　反应①S（s）＋O2（g）SO2（g），K1＝；反应②H2（g）＋S（s）H2S（g），K2＝；则反应H2（g）＋SO2（g）O2（g）＋H2S（g）的平衡常数K＝，则K＝。 归纳总结 平衡常数与化学方程式的关系 　（1）K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：①若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1·K2。 ②若两反应相减，则总反应的平衡常数K＝。 知识点二　与平衡常数相关的计算 　“三段式”法在平衡常数、转化率计算中的应用 对以下反应：mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），令A、B起始物质的量分别为a mol、b mol，达到平衡后，A的消耗量为mx mol，容器容积为V L。 （1）平衡常数K＝。 （2）A的转化率α（A）＝×100％＝×100％＝×100％。 1.某温度下，2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）体系在不同压强下达到平衡时，SO2的转化率（α）与体系的压强（p）的关系如图所示，根据图示回答下列问题： （1）将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密闭容器中，反应体系达到平衡后，体系的总压强为0.1 MPa，该反应的平衡常数等于　800　。 （2）平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）　等于　（填“大于”“小于”或“等于”）K（B）。 解析：（1）由图知，当p＝0.1 MPa时，α＝0.80 2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g） 初始/（mol·L－1） 0.2 0.1 0 转化/（mol·L－1） 0.16 0.08 0.16 平衡/（mol·L－1） 0.04 0.02 0.16 K＝＝＝800。 （2）平衡状态由A变到B时，温度不变，则K（A）＝K（B）。 2.（教材改编题）在密闭容器中发生可逆反应：CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）　ΔH＜0。 （1）在830 K时，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）反应的逆反应为CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g），某温度下，若CO2和H2初始投料比为1∶1，反应达平衡时CO在平衡混合气中的体积分数为25％，则CO2的转化率为　　，该反应在此温度时的平衡常数为　　。 答案：（1）1　（2）50％　1 解析：（1）根据题意列出三段式可得： CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g） 起始/（mol·L－1） 2 3 0 0 转化/（mol·L－1） 1.2 1.2 1.2 1.2 平衡/（mol·L－1） 0.8 1.8 1.2 1.2 该反应的平衡常数K＝＝＝1。 （2）设起始时CO2和H2物质的量都为n mol，转化x mol，则列出三段式： CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g） 起始/mol n n 0 0 转化/mol x x x x 平衡/mol n－x n－x x x 因反应达平衡时CO在平衡混合气中的体积分数为25％，则有＝25％，解得x＝0.5n。则CO2的转化率为×100％＝50％；该反应的平衡常数为1。 【模型构建】 计算平衡常数的思维模型 1.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 解析：A　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。 2.已知反应A（g）＋2B（g）C（g），在密闭容器中充入A、B、C三种气体，至建立化学平衡后，在温度不改变的前提下将体积缩小，则该反应此时的平衡常数（　　） A.增大为原来的3倍 B.增大为原来的2倍 C.增大为原来的9倍 D.不变 解析：D　平衡常数仅与温度有关，温度不变，则平衡常数不变。 3.（2026·浙江宁波期中）在一定容积的密闭容器中，进行如下反应：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 下列说法错误的是（　　） A.该反应化学平衡常数的表达式K＝ B.某温度下，浓度商不再变化说明反应达平衡状态 C.某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：c（CO2）×c（H2）＝c（CO）×c（H2O），则此时的温度为830 ℃ D.700 ℃下，测得某容器中CO2、H2、CO、H2O浓度均为0.5 mol·L－1，则此时v正＞v逆 解析：D　平衡常数为产物浓度化学计量数次幂的乘积与反应物浓度化学计量数次幂的乘积的比值，所以K＝，A正确；某温度下，浓度商等于化学平衡常数时，反应处于平衡状态，B正确；某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：c（CO2）×c（H2）＝c（CO）×c（H2O），说明此时K＝＝1，说明此时的温度为830 ℃，C正确； 700 ℃下，浓度商Q＝＝＝1＞0.6，说明平衡逆向移动，此时v正＜v逆，D错误。 题组一　平衡常数的含义及影响因素 1.一定条件下，某密闭容器中，发生反应CaCO3（s）＋CH4（g）CaO（s）＋2CO（g）＋2H2（g），该反应的平衡常数表达式为（　　） A. B. C. D. 解析：A　反应CaCO3（s）＋CH4（g）CaO（s）＋2CO（g）＋2H2（g）的平衡常数表达式为K＝。 2.下列关于平衡常数的说法正确的是（　　） A.在任何条件下，平衡常数都是一个定值 B.由平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的限度 C.平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强有关 D.当改变反应物的浓度时，平衡常数一定会发生改变 解析：B　平衡常数只受温度影响，同一反应温度不同，平衡常数不同，A、C、D项错误；平衡常数越大，说明可逆反应的正反应进行的程度越大，B项正确。 3.（2025·四川广安月考）反应NO2（g）＋SO2（g）SO3（g）＋NO（g）达到平衡后，保持温度不变，再通入O2，重新达到平衡，则新平衡与旧平衡相比的值（　　） A.变小 B.变大 C.不变 D.无法确定 解析：C　＝，K只与温度有关，温度不变，则K不变。 4.（2025·广东肇庆月考）平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志，在常温下，下列反应的平衡常数数值如下： 2NO（g）N2（g）＋O2（g）　K1＝1×1030 2H2（g）＋O2（g）2H2O（g）　K2＝2×1081 2CO2（g）2CO（g）＋O2（g）　K3＝4×10－92 下列说法正确的是（　　） A.常温下，NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1＝ B.常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的进行程度由大到小的顺序为NO＞H2O＞CO2 C.常温下，水分解产生O2，此时平衡常数的数值约为5×10－80 D.以上说法都不正确 解析：B　NO分解反应2NO（g）N2（g）＋O2（g）的平衡常数表达式应该为K1＝，A错误；根据2H2（g）＋O2（g）2H2O（g）　K2＝2×1081可知，2H2O（g）2H2（g）＋O2（g）的平衡常数K4＝＝＝5.0×10－82，平衡常数越大，则在相同条件下反应正向进行的程度就越大，故根据NO、H2O、CO2分解的平衡常数，可判断放出O2的进行程度大小顺序为NO＞H2O＞CO2，B正确；由B项分析可知，H2O分解产生O2的平衡常数K4＝＝＝5.0×10－82，C错误。 题组二　平衡常数与化学方程式的关系 5.反应SO2（g）＋O2（g）SO3（g）的平衡常数为K1，反应NO（g）＋O2（g）NO2（g）的平衡常数为K2，则反应SO2（g）＋NO2（g）SO3（g）＋NO（g）的平衡常数为（　　） A.K1＋K2 B.K2－K1 C. D.K1×K2 解析：C　反应①的平衡常数K1＝，反应②的平衡常数K2＝，反应SO2（g）＋NO2（g）SO3（g）＋NO（g）的平衡常数K＝＝。 6.已知下列含硫物质间转化的化学方程式，得出的相关结论正确的是（　　） ①S（s）＋O2（g）SO2（g）　K1 ②2H2S（g）＋O2（g）2S（s）＋2H2O（l）　K2 ③2H2S（g）＋3O2（g）2SO2（g）＋2H2O（l）　K3 A.K2＝ B.K1＝K2＋K3 C.K2＝K3－2K1 D.K1＝K3×K2 解析：A　根据盖斯定律，③式－2×①式＝②式，故K2＝，A项正确。 题组三　平衡常数与平衡转化率的计算 7.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％ 解析：C　设达到平衡时CO转化的浓度为x mol·L－1，则平衡时c（CO）＝c（H2O）＝（0.020－x）mol·L－1，c（CO2）＝c（H2）＝x mol·L－1。K＝＝＝9，解得x＝0.015，则CO的转化率为×100％＝75％。 8.汽车排气装置中的三元催化装置，可以利用反应2CO（g）＋2NO（g）N2（g）＋2CO2（g）实现气体的无害化排放。T ℃时，在恒容的密闭容器中通入一定量的CO和NO，能自发进行上述反应，测得不同时间的CO和NO的浓度如表： 时间/s 0 1 2 3 4 5 c（NO）/（10－3mol·L－1） 1.00 0.45 0.25 0.15 0.10 0.10 c（CO）/（10－3 mol·L－1） 3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70 该温度下的反应的平衡常数K为（　　） A.500 B.1 C.5 000 D.100 解析：C　据表中数据，平衡时，c（NO）＝0.10×10－3 mol·L－1、c（CO）＝2.70×10－3 mol·L－1，根据化学方程式2CO（g）＋2NO（g）N2（g）＋2CO2（g），平衡时，c（N2）＝0.45×10－3 mol·L－1，c（CO2）＝0.90×10－3 mol·L－1，则平衡常数K＝＝＝5 000。 9.（2025·福建福州期中）一定温度下，向容积为5 L的恒容密闭容器中充入0.4 mol SO2和0.2 mol O2，发生反应：2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＝－196 kJ·mol－1。当反应达到平衡时，容器内压强变为起始时的。下列说法错误的是（　　） A.当容器内气体的压强不变时说明该反应达到化学平衡状态 B.SO2的转化率为90％ C.达到平衡时反应放出的热量为35.28 kJ D.此温度下该反应的平衡常数K＝4 050 解析：D　设反应过程中氧气消耗x mol，列三段式： 　　　　　　2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g） 起始/mol 0.4 0.2 0 转化/mol 2x x 2x 平衡/mol 0.4－2x 0.2－x 2x 当反应达到平衡时，容器内压强变为起始时的，即＝，解得x＝0.18。对于反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），为气体分子数减少的反应，当容器内气体的压强不变时，说明该反应达到化学平衡状态，A正确；根据以上分析可知，SO2消耗物质的量为0.36 mol，则其转化率：×100％＝90％，B正确；参与反应的SO2为0.36 mol，根据热化学方程式可求得放出的热量为35.28 kJ，C正确；此温度下平衡常数K＝＝＝20 250，D错误。 10.在25 ℃时，恒容密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如表所示： 物质 X Y Z 初始浓度/（mol·L－1） 0.1 0.2 0 平衡浓度/（mol·L－1） 0.05 0.05 0.1 下列说法错误的是（　　） A.反应达到平衡时，X的转化率为50％ B.反应可表示为X（g）＋3Y（g）2Z（g），其平衡常数为 C.反应前后压强之比为3∶2 D.改变温度可以改变此反应的平衡常数 解析：B　X、Y、Z的浓度变化量分别为0.05 mol·L－1、0.15 mol·L－1、0.1 mol·L－1，且X、Y的浓度减小，Z的浓度增大，所以该反应的化学方程式为X（g）＋3Y（g）2Z（g）。X的转化率为×100％＝50％；平衡常数K＝＝1 600；平衡常数受温度的影响；反应前后压强之比等于物质的量之比，为3∶2。 11.（2026·河北沧州期中）一定温度下，向2 L恒容容器中充入1.0 mol A和1.0 mol B，发生反应：A（g）＋B（g）C（g），经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据如表，下列说法正确的是（　　） t/s 0 5 15 25 35 n（A）/mol 1.0 0.85 0.81 0.8 0.8 A.前5 s的平均反应速率v（A）＝0.03 mol·L－1·s－1 B.反应进行到25 s时，反应刚好达到平衡状态 C.温度不变，起始时向容器中充入0.4 mol A、0.4 mol B和0.1 mol C，达平衡前v（正）＜v（逆） D.该温度下反应达平衡时，A的平衡转化率为80％ 解析：C　前5 s时，A的转化量为Δn（A）＝1.0 mol－0.85 mol＝0.15 mol，v（A）＝＝0.015 mol·L－1·s－1，A错误；从表中数据可以看出，25 s时，反应已经达到平衡，但可能不是刚好达到平衡，B错误；根据表中数据可知平衡常数K＝＝＝，温度不变，起始向容器中充入0.4 mol A、0.4 mol B和0.1 mol C，Q＝＝＝＞K，反应逆向进行，达平衡前v（正）＜v（逆），C正确；该温度下，达到化学平衡时，A的转化率为×100％＝20％， D错误。 12.（2025·福建福州联考）25 ℃时，Cl2＋H22HCl　K1＝2.57×1033 Br2＋H22HBr　K2＝1.91×1019 Cl2＋2HBr2HCl＋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反应进行程度较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 解析：A　平衡常数只受温度影响，增加氯气浓度，K3不变，A错误；K1＞K2，平衡常数可以表示反应进行的程度，则相同条件下，Cl2与H2反应进行程度较Br2与H2的大，B正确；由化学方程式可知K1＝、K2＝、K3＝，则K3＝，C正确；K3＝≈1.35×1014＞105，则Cl2＋2HBr2HCl＋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。 13.80 ℃时，将0.4 mol的四氧化二氮气体充入2 L已抽空的固定容积的密闭容器中，隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据： 　　时间/s c/（mol·L－1）　　 0 20 40 60 80 100 c（N2O4） 0.20 a 0.10 c d e c（NO2） 0.00 0.12 b 0.22 0.22 0.22 反应进行至100 s后将反应混合物的温度降低，发现气体的颜色变浅。 （1）该反应的化学方程式为　N2O4（g）2NO2（g）　。 （2）表中b＝　0.20　，c　＝　（填“＜”“＝”或“＞”）d。 （3）该反应的平衡常数表达式K＝　　，在80 ℃时该反应的平衡常数K为　0.54　。 （4）在其他条件相同时，该反应的K值越大，表明建立平衡时　ABDF　（填字母）。 A.N2O4的转化率越高 B.NO2的产量越大 C.N2O4与NO2的浓度之比越大 D.正反应进行的程度越大 E.所耗时间越少 F.容器内气体压强越大 解析：（1）将0.4 mol的N2O4气体充入2 L已抽空的固定容积的密闭容器中，反应的化学方程式为N2O4（g）2NO2（g）。 （2）40 s时N2O4的变化浓度为0.10 mol·L－1，则NO2的变化浓度为0.20 mol·L－1，则b的值为0.20；60 s后反应达到平衡状态，反应物或生成物的量不再随时间的变化而变化，即c＝d。 （3）N2O4（g）2NO2（g），平衡常数K＝；80 ℃时的平衡状态就是反应达到60 s时的状态，平衡浓度c（NO2）＝0.22 mol·L－1，c（N2O4）＝0.09 mol·L－1；平衡常数K＝＝≈0.54。 （4）反应正向进行，K值越大，N2O4的转化率越高，A正确；反应正向进行，K值越大，NO2的产量越大，B正确；K值越大，生成物浓度越大，反应物浓度越小，N2O4与NO2的浓度之比越小，C错误；K值越大，生成物浓度越大，反应物浓度越小，则反应正向进行的程度越大，D正确；平衡常数与达到平衡所消耗的时间无必然联系，E错误；恒温恒容条件下，容器内气体压强越大，说明生成的NO2的产量越大，则K值越大，F正确。 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　110　kPa，该反应的平衡常数Kp＝　15　kPa（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。 解析：（1）设平衡时CH3OH反应了x mol，列出三段式： 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： 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。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $