2.2 化学平衡 第2课时（培优讲义）化学人教版选择性必修1

本讲义聚焦化学平衡常数核心知识点，系统梳理其概念（平衡浓度、表达式与方程式书写的关系）、影响因素（温度）、意义（反应程度与转化率关系）及应用（判断反应方向、ΔH与K的关系），并延伸至转化率、产率、压强平衡常数、速率常数关联等计算方法，构建化学平衡学习的进阶支架。 该资料通过情境化典例（如工业反应平衡转化率分析、生命过程中血红蛋白结合平衡）培养科学思维，依托“三段式”“Kp计算流程”等模型建构提升科学探究能力，易错提醒强化“物质变化遵循规律”的化学观念。课中辅助教师突破重难点，课后分层练习助力学生巩固知识，查漏补缺。

第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节 化学平衡 第2课时 化学平衡常数 考点 1 化学平衡常数 1．化学平衡常数及影响因素 (1)平衡常数表达式中，各物质的浓度均为平衡时的浓度。其书写形式与化学方程式的书写有关。 (2)意义：K值大小反映了化学反应进行的程度。 ①K值越大，正反应进行的程度越大，反应物的转化率越大。当K≥105时，可以认为反应进行得较完全。 ②K值越小，正反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。当K≤10－5时，认为反应很难进行。 (3)在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。 (4)化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系 ①正、逆反应的化学平衡常数互为倒数。 ②若化学方程式中各物质的化学计量数都变成n倍或倍，则化学平衡常数变为原来的n次幂或次幂。 ③两化学方程式相加得到新的化学方程式，其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积。 2．化学平衡常数的应用 (1)根据K值的大小判断可逆反应进行的程度。 K <10－5 10－5～105 >105 反应程度 很难进行 反应可逆 反应接近完全 (2)判断反应是否达到平衡或进行的方向 Q＜K，反应向正反应方向进行，v正>v逆； Q＝K，反应处于平衡状态，v正=v逆； Q＞K，反应向逆反应方向进行，v正<v逆。 (3) ΔH与K的关系 ①ΔH<0，升高温度，K减小；降低温度，K增大。 ②ΔH>0，升高温度，K增大；降低温度，K减小。 【易错提醒】 (1)平衡常数表达式中，必须是各物质的平衡浓度。 (2)平衡常数只受温度影响，平衡移动K值不一定改变；平衡常数改变，温度一定变化，平衡一定移动。 (3)升温，对于吸热反应，平衡常数增大，对于放热反应，平衡常数减小。 (4)在同一条件下，平衡转化率是该条件下的最大的转化率。 (5)对于一个放热的可逆反应，在未达到平衡之前，一般转化率随着温度的升高而升高；达到平衡以后，平衡转化率随着温度的升高而下降。 (6)催化剂不能提高平衡转化率。 【进阶典例】（25-26高二上·云南文山·期中）恒容密闭容器中 和一定量反应：。按投料比 1：3或1：3.5，的平衡转化率与温度关系如图。下列说法正确的是 A． B．反应速率： C．点对应的化学平衡常数： D．当混合气体的密度不变时，该反应达到平衡状态 【答案】B 【解析】A．相同温度下，比值越大，乙醇转化率越小，图像分析可知乙醇平衡转化率为：，故，A错误； B．b点和a点温度相同，乙醇的起始物质的量都为1 mol，a点x值小于b点，则a点加水多，反应物浓度大，则反应速率：，B正确； C．升高温度，乙醇转化率增大，说明反应为吸热反应，升高温度平衡常数增大，则，C错误； D．反应前后均为气体且恒容，混合气体的密度始终不变，故混合气体的密度不变时，不能说明该反应达到平衡状态，D错误； 故选B。 【拔高典例】（25-26高二上·福建南平·期中）生命过程与化学平衡移动密切相关。人体血液中的血红蛋白分子与和CO的结合过程可分别表示为反应Ⅰ． ；反应Ⅱ．。下列说法错误的是 A．对于反应I，当人体吸入新鲜空气时，此时 B．反应的 C．反应的 D．对于反应Ⅱ，当人体CO中毒时，切断CO泄漏源并将中毒者移至空气流通处，此时Q(浓度商)K(平衡常数) 【答案】D 【解析】A．吸入新鲜空气时，浓度增大，反应Ⅰ平衡正向移动，因此，A不符合题意； B．根据盖斯定律，目标反应由反应Ⅰ减去反应Ⅱ得到，因此，B不符合题意； C．目标反应由反应Ⅱ减去反应Ⅰ得到，总反应平衡常数等于两步反应平衡常数相除，即，C不符合题意； D．反应Ⅱ的浓度商，将中毒者移至空气流通处时，突然减小，瞬间，平衡逆向移动，D符合题意； 故答案选D。 【对点练1】（25-26高二上·北京·期中）高炉炼铁以铁矿石（主要成分为）、焦炭、空气为原料，发生反应：，该反应在不同温度下的平衡常数如下。 温度/℃ 1000 1150 1300 平衡常数 64.0 50.7 42.9 下列说法不正确的是 A．根据表中数据判断，该反应的 B．增加高炉的高度可以降低平衡气体中的含量 C．利用空气将焦炭转化为，推测有利于增大铁的生成速率 D．1000℃时测得尾气中CO和的体积分数分别为和，则该反应未达到平衡状态 【答案】B 【解析】A．温度升高平衡常数减小，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，故，A正确； B．平衡常数仅与温度有关，温度不变时平衡状态不变，增加高炉高度仅延长气体停留时间，无法使平衡移动，不能降低平衡气体中的含量，B错误； C．利用空气将焦炭转化为，增大反应物的浓度，可加快反应速率，有利于增大铁的生成速率，C正确； D．时平衡常数，同温同压下气体体积分数之比等于浓度之比，此时反应商，反应未达到平衡状态，D正确； 故选B。 【对点练2】（25-26高二上·陕西西安·期中）在一定体积的密闭容器中，进行反应：  ，若其化学平衡常数K和温度t的关系如表。下列叙述正确的是 t/℃ 700 800 900 1000 1200 K 0.6 1.0 1.3 1.8 2.7 A． B．该反应的化学平衡常数表达式为： C．在1000℃时，反应的平衡常数为1.8 D．当气体物质的量不变时反应达到平衡状态 【答案】A 【解析】A．温度升高，平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动，正反应为吸热反应，即，A正确； B．是固体，平衡常数表达式中固体浓度视为常数，不写入，该反应正确的平衡常数表达式为，B错误； C．1000℃时正反应的平衡常数为1.8，逆反应的平衡常数为正反应平衡常数的倒数，即，不是1.8，C错误； D．该反应反应前后气体总计量数相等（反应物气体总计量数为2，生成物气体总计量数为），反应过程中气体总物质的量始终不变，故气体物质的量不变不能说明反应达到平衡状态，D错误； 故答案选A。 考点 2 化学平衡常数的计算 1．常用的四个公式 公式 备注 反应物的转化率 ×100%＝×100% ①平衡量可以是物质的量、气体的体积； ②某组分的体积分数，也可以是物质的量分数 生成物的产率 ×100% 平衡时混合物组分的百分含量 ×100% 某组分的体积分数 ×100% 2．压强平衡常数 (1)以aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)为例， Kp＝，其中，p(X)：X在平衡体系中物质的量分数(或体积分数)×总压强。 (2)计算方法 ①根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度。 ②计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。 ③根据分压计算公式求出各气体物质的分压，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)。 ④根据平衡常数计算公式代入计算。 3．平衡常数与速率常数的有关计算 对于基元反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cc(C)·cd(D)，平衡常数K＝＝，反应达到平衡时v正＝v逆，故K＝。 【进阶典例】亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂，可由NO和Cl2反应得到，化学方程式为2NO(g)＋Cl2(g)2NOCl(g)。 (1)在1 L恒容密闭容器中充入2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g)，在不同温度下测得c(NOCl)与时间t的关系如图A所示： ①反应开始到10 min时NO的平均反应速率v(NO)＝________ mol·L－1·min－1。 ②T2时该反应的平衡常数K＝________。 ③T2时Cl2的平衡转化率为__________。 (2)若按投料比n(NO)∶n(Cl2)＝2∶1把NO和Cl2加入一恒压的密闭容器中发生反应，平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图B所示： ①该反应的ΔH____(填“>”“<”或“＝”)0。 ②在p压强条件下，M点时容器内NO的体积分数为________。 ③若反应一直保持在p压强条件下进行，则M点的压强平衡常数Kp＝________(用含p的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数)。 【答案】(1)①0.1　②2　③50% (2)①<　②40%　③ 【解析】(1)①10 min时，c(NOCl)＝1 mol·L－1，则转化的NO的物质的量为1 mol，则v(NO)＝＝0.1 mol·L－1·min－1。②平衡常数K＝＝2。③Cl2的平衡转化率为×100%＝50%。 (2)①根据图像，升高温度，平衡时NO的转化率减小，平衡逆向移动，说明该反应的正反应属于放热反应，ΔH＜0。②根据图像，在p压强条件下，M点NO的转化率为50%，根据2NO(g)＋Cl2(g)2NOCl(g)可知，气体减小的体积为反应的NO的体积的一半，因此NO的体积分数为×100%＝40%。③设NO的物质的量为2 mol，则Cl2的物质的量为1 mol 　　　　　2NO(g)　＋　Cl2(g)2NOCl(g) 起始/mol　　2　　　　　1　　　　0 反应/mol　　1　　　　　0.5　　　1 平衡/mol　　1　　　　　0.5　　　1 平衡分压p×　p×　p× M点的压强平衡常数Kp＝＝。 解题点睛 1．有关化学平衡常数和转化率的计算步骤 (1)巧设未知数：具体题目要具体分析、灵活设立，一般设某物质的转化量为x； (2)确定三个量：根据化学计量数及变化量之间的关系，代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量和平衡量，并列出“三段式”； ③解题设问题：明确了“始”“变”“平”三个量的具体数值，再根据相应的关系求平衡时某成分的浓度、反应物的转化率等，求出题目答案。 2．压强平衡常数(Kp)的计算流程 第一步：根据“三段式”法计算各气体的起始量、变化量、平衡量。 第二步：计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。 第三步：计算各气体物质的分压：p(某气体的分压)＝p(混合气体总压强)×该气体的体积分数(或物质的量分数)。 第四步：代入平衡常数表达式，计算Kp。 【拔高典例】（25-26高二上·山东临沂·期中）将和混合气体充入容积为的恒容密闭容器中，分别在和温度下发生反应：。反应过程中容器内的物质的量随时间变化关系如图所示，下列说法正确的是 A．该反应为吸热反应 B．温度时，该反应的平衡常数 C．温度时，前12分钟的平均反应速率为 D．温度时，若起始向容器中通入、、和，反应向正方向进行 【答案】D 【解析】A．由图可知下反应先达到平衡，说明，温度越高平衡时的物质的量越小，升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，A错误； B．平衡时，列三段式：得，，平衡常数 ，B错误； C．时前12分钟，速率之比等于化学计量数之比，，C错误； D．该条件下浓度商 ，反应向正方向进行，D正确； 故选D。 【对点练1】（25-26高二上·福建福州·期中）在温度和时，分别将0.5 mol 和1.2 mol 充入体积为2 L的密闭容器中，发生反应：，测得有关数据如表： 时间/min 0 10 20 40 50 0.50 0.35 0.25 0.10 0.10 0.50 0.30 0.18 a 0.15 下列说法正确的是 A．温度： B．，且该反应 C．时0～10 min内的平均反应速率为 D．达到平衡后，保持其他条件不变，再充入和，平衡逆向移动 【答案】B 【解析】A．相同时间内下的消耗量更大，反应速率更快，温度越高反应速率越快，故，A错误； B．反应速率大于，在40 min已达平衡，故40 min时也已平衡，；温度升高平衡时剩余量更多，说明升高温度平衡逆向移动，正反应放热，　，B正确； C．时0~10 min内，则，，与选项数值不符　，C错误； D．列三段式计算值： 计算得平衡时，充入气体后，平衡正向移动　，D错误； 故选B。 【对点练2】某温度下，N2O5气体在一体积固定的容器中发生如下反应：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)(慢反应)　ΔH＜0，2NO2(g)N2O4(g)(快反应)　ΔH＜0，体系的总压强p总和p(O2)随时间的变化如图所示： (1)图中表示O2压强变化的曲线是________(填“甲”或“乙”)。 (2)已知N2O5分解的反应速率v＝0.12p(N2O5)(kPa·h－1)，t＝10 h时，p(N2O5)＝________ kPa，v＝________ kPa·h－1(结果保留两位小数，下同)。 (3)该温度下2NO2(g)N2O4(g)反应的平衡常数Kp＝________ kPa－1(Kp为以分压表示的平衡常数)。 【答案】(1)乙　(2)28.2　3.38　(3)0.05 【解析】(1)根据反应分析，随着反应的进行氧气的压强从0开始逐渐增大，所以乙为氧气的压强变化曲线。(2)t＝10 h时，p(O2)＝12.8 kPa，由2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)分析，反应的五氧化二氮的分压为25.6 kPa，起始压强为53.8 kPa，所以10 h时p(N2O5)＝(53.8－25.6) kPa＝28.2 kPa，N2O5分解的反应速率v＝0.12p(N2O5)(kPa·h－1)＝0.12×28.2 kPa·h－1≈3.38 kPa·h－1。 (3)　　　　2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) 分压/kPa　　53.8　　　107.6　　26.9 设反应生成的N2O4的分压为x，则可列三段式如下： 2NO2(g)N2O4(g) 起始分压/kPa　107.6 　　　0 改变分压/kPa　2x　　　　　x 平衡分压/kPa　107.6－2x　　x 由107.6－2x＋x＋26.9＝94.7，解x＝39.8 kPa，Kp＝ kPa－1≈0.05 kPa－1。 1．利用辉钼矿冶炼钼的原理为。该反应的平衡常数表达式正确的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】平衡常数表达式为生成物浓度系数幂的乘积与反应物浓度系数幂的乘积之比，固体和纯液体不计入平衡常数表达式，即为。故选C。 2．对于下列反应，其反应过程的能量变化如图所示： 编号 反应 平衡常数 反应热 反应① A(g)B(g)＋C(g) K1 ΔH1 反应② B(g)＋C(g)D(g) K2 ΔH2 反应③ A(g)D(g) K3 ΔH3 下列说法正确的是(　　) A．K3＝K1＋K2 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2 C．加催化剂，反应①的反应热降低，反应速率加快 D．增大压强，K1减小，K2增大，K3不变 【答案】B 【解析】K3＝，K1＝，K2＝，则K3＝K1·K2，A错误；根据盖斯定律可知，ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，B正确；加催化剂，反应①的活化能降低，反应速率加快，C错误；增大压强，对化学平衡常数无影响，则K1、K2、K3不变，D错误。 3．将6 mol A和5 mol B混合于4 L密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)nC(g)＋2D(g)，5 s后反应达到平衡状态，生成2 mol D和2 mol C，则下列结论中不正确的是(　　) A．该温度下反应的化学平衡常数为 B．n值等于2 C．平衡时B的浓度为1 mol·L－1 D．平衡时B的转化率为50 % 【答案】D 【解析】利用“三段式”法进行计算时，只有转化量与化学方程式中物质的系数成正比，起始量和平衡量与化学方程式中各物质的系数无关。生成C、D的物质的量相等，C、D的系数也相等，n＝2，设转化的B的物质的量为x，则有 　　　 3A(g)＋B(g)2C(g) ＋2D(g) 初始/mol 6 5 0 0 转化/mol 3x x 2x 2x 平衡/mol 6－3x 5－x 2x 2x 根据题意得2x＝2 mol，x＝1 mol 平衡时B的浓度c(B)＝＝1 mol·L－1，转化率α(B)＝× 100 %＝20 %。 K＝＝。 4．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(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%。 5．（24-25高二上·陕西渭南·期中）常温下，在一支试管中加入少量氯化钴晶体，再逐滴加入浓盐酸至晶体完全溶解，然后滴加水至溶液呈紫色为止。溶液中存在平衡：(l)。下列说法正确的是 A．向溶液中加入适量的稀硫酸，平衡不移动，溶液仍为紫色 B．将试管放入热水中，溶液变成蓝色，则 C．当溶液中时，说明反应已经停止 D．常温下，该反应的平衡常数 【答案】B 【解析】A．向溶液中加入稀硫酸相当于稀释体系，平衡向离子总浓度增大的逆向移动，溶液变为粉红色，A错误； B．热水中溶液变蓝，说明温度升高平衡正向移动，正反应为吸热反应，即，B正确； C．该速率关系说明反应达到动态平衡，正逆反应速率相等但反应并未停止，C错误； D．为纯液体，浓度视为常数，不写入平衡常数表达式，正确表达式为，D错误； 故选B。 6．加热依次发生的分解反应为、，在体积为2 L的密闭容器中充入加热到某温度达到平衡状态，平衡时为9 mol、为3.4 mol，则该温度下为 A．4.3 B．8.5 C．3.7 D．6.9 【答案】C 【解析】设反应消耗的物质的量为x mol，反应②消耗的物质的量为y mol， x+y=9  x-y=3.4   解得:x=6.2  y=2.8 容器体积为，代入； 答案选C。 7．可逆反应：2A(g)＋3B(g)4C(g)＋D(g)，已知起始浓度c(A)＝4 mol·L－1，c(B)＝3 mol·L－1，C、D浓度均等于0，反应开始2 s后达到平衡状态，此时D的平衡浓度为0.5 mol·L－1，则下列说法不正确的是(　　) A．v(C)＝1 mol·L－1·s－1 B．C的平衡浓度为4 mol·L－1 C．A的转化率为25% D．B的平衡浓度为1.5 mol·L－1 【答案】B 【解析】从开始到平衡，转化的D的浓度为0.5 mol·L－1，运用三段式： 　　　　　　　　2A(g)＋3B(g)4C(g)＋D(g) 起始/(mol·L－1)　　4　　　3　　　　0　　0 转化/(mol·L－1)　　1　　　1.5　　　2　　0.5 平衡/(mol·L－1)　　3　　　1.5　　　2　　0.5 A项，v(C)＝＝1 mol·L－1·s－1，正确；B项，C的平衡浓度为2 mol·L－1，错误；C项，A的转化率为×100%＝25%，正确；D项，B的平衡浓度为1.5 mol·L－1，正确。 8．已知反应①：CO(g)＋CuO(s)  CO2(g)＋Cu(s)和反应②：H2(g)＋CuO(s)  Cu(s)＋H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应③：CO(g)＋H2O(g)  CO2(g)＋H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是(　　) A．反应①的平衡常数K1＝ B．反应③的平衡常数K＝ C．对于反应②，若ΔH>0，温度升高，则该反应平衡常数减小 D．对于反应③，恒温恒容下，增大H2浓度，平衡常数K一定会减小 【答案】B 【解析】在书写平衡常数表达式时，纯固体不能表示在平衡常数表达式中，A错误；由于反应③＝反应①－反应②，因此平衡常数K＝，B正确；反应②中，ΔH＞0，温度升高，K2会增大，C错误；对于反应③，由于温度没有发生变化，平衡常数K不变，D错误。 9．已知某化学反应的平衡常数表达式为K＝，在不同的温度下该反应的平衡常数如表所示： t/℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 1.67 1.11 1.00 0.60 0.38 下列有关叙述不正确的是(　　) A．该反应的化学方程式是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) B．温度越高，反应进行的程度越小 C．若在1 L的密闭容器中通入CO2和H2各1 mol,5 min后温度升高到830 ℃，此时测得CO为0.4 mol，则该反应达到平衡状态 D．若平衡浓度符合下列关系式：＝，则此时的温度为1 000 ℃ 【答案】C 【解析】平衡常数的表达式中，分子中的物质是生成物，分母中的物质是反应物，A项正确；由表中数据可知该反应的平衡常数随着温度的升高而降低，B项正确；利用化学方程式确定各种物质的物质的量浓度，代入平衡常数表达式可知该反应没有达到平衡，C项不正确；将所给关系式进行变形，可知该条件下平衡常数为0.60，D项正确。 10．（25-26高二上·吉林松原·期中）制甲醇所需要的H2，可用下列反应制取：，ΔH < 0。某温度下发生该反应，若起始时向1 L恒容容器中充入1 mol CO和1 mol H2O，5 min达到平衡时，CO的转化率为60%，试回答下列问题： (1)该温度下，反应达平衡，用H2表示0～5 min内该反应的平均反应速率为______________，初始压强为p，该反应的压强平衡常数Kp = ____________。 (2)反应达平衡后，若再次向容器中充入0.8 mol H2和0.8 mol CO，则此时该反应的ν(正)______ν(逆)(填“>”“<”或“=”)。 【答案】(1)0.12 mol·L-1·min-1 2.25（或） (2)> 【解析】（1）平衡时消耗CO的物质的量为1 mol×60% = 0.6 mol，生成H2的物质的量为0.6 mol，故平均反应速率为0.6 mol÷1 L÷5 min = 0.12 mol·L-1·min-1。该反应前后气体总物质的量不变，平衡时CO、H2O、H2、CO2的分压依次为0.2p、0.2p、0.3p、0.3p，所以。 （2）加料瞬间各物质的量分别为n(H2) = 1.4 mol、n(CO) = 1.2 mol、n(H2O) = 0.4 mol、n(CO2) = 0.6 mol。容器体积和温度不变，各分压的共同换算因子在反应商中约去，故，反应向正反应方向进行，因此ν（正）>ν（逆）。 1．工业上制备合成气的工艺主要是水蒸气重整甲烷：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　ΔH>0，在一定条件下，向容积为1 L的密闭容器中充入1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g)，测得H2O(g)和H2(g)的浓度随时间变化曲线如图所示，下列说法正确的是(　　) A．达平衡时，CH4(g)的转化率为75% B．0～10 min内，v(CO)＝0.075 mol·L－1·min－1 C．该反应的化学平衡常数K＝0.187 5 D．当CH4(g)的消耗速率与H2O(g)的消耗速率相等时，反应达到平衡 【答案】C 【解析】根据题干图像可知，反应进行到10 min时达到平衡状态，氢气和水蒸气的平衡浓度均是0.75 mol·L－1，因此消耗水蒸气的浓度是1.00 mol·L－1－0.75 mol·L－1＝0.25 mol·L－1，则： 　　　　 CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) 起始浓度/mol·L-1　 1　　　　1　　　　0　　　0 转化浓度/mol·L-1　 0.25　　　0.25　　　0.25　　0.75 平衡浓度/mol·L-1　 0.75　　　0.75　　　0.25　　0.75 所以达平衡时，CH4(g)的转化率为×100%＝25%，A不正确；0～10 min内，v(CO)＝＝0.025 mol·L－1·min－1，B不正确；该反应的化学平衡常数K＝＝＝0.187 5，C正确；CH4(g)的消耗与H2O(g)的消耗反应方向相同，无法判断反应是否达到平衡状态，D不正确。 2．（25-26高二上·河北石家庄·期中）丙酸是一种重要化工产品。工业上合成方法之一是C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)CH3CH2COOH(g)  △H速率方程v正=k正c(C2H4)·c(H2O)·c(CO)，v逆=k逆c(CH3CH2COOH)。 已知：速率常数与温度关系式表示为(k为速率常数，R为常温，T为温度，Ea为活化能)。在恒容密闭容器中起始投入1 mol C2H4(g)、0.5 mol CO(g)和0.5 mol H2O(g)，发生上述反应，速率常数与温度关系如图所示。 下列叙述正确的是 A．活化能：Ea(正)>Ea(逆) B．断裂化学键的总键能小于形成化学键的总键能 C．升高温度，k正增大的倍数大于k逆增大的倍数 D．C2H4的体积分数不变时，该反应一定达到平衡状态 【答案】B 【解析】A．根据给定关系式，变形可得，即随变化的图像斜率为。斜率绝对值对应活化能的大小。从图中可见的直线斜率更大，说明，A错误； B．反应的焓变，结合上述结论，可知，正反应为放热反应。放热反应中，断裂反应物化学键吸收的总能量（总键能）小于形成生成物化学键释放的总能量，即断裂化学键的总键能小于形成化学键的总键能，B正确； C．对于活化能更大的反应，温度变化对速率常数的影响更显著。由于，升高温度时，增大的倍数大于增大的倍数，C错误； D．该反应的反应物总物质的量为，反应前后气体总物质的量不相等。但起始投料中CO和H2O的物质的量相等，任意时刻二者的物质的量始终相等，设反应中转化了，列三段式，则平衡时总物质的量为，的体积分数为，是恒定值，无论反应是否达到平衡，的体积分数始终为50%，因此它不变不能说明反应达到平衡状态，D错误； 故选B。 3．一定温度下，向一容积为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196 kJ D．此温度下该反应的平衡常数K＝20 250 【答案】C 【解析】该反应是一个恒容条件下的化学反应，反应前后气体物质的量不相等，故压强不变，说明气体总物质的量不变，反应达到了化学平衡状态，A项正确；设反应的SO2的物质的量为2x 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 则＝，解得x＝0.18，所以SO2的转化率为90%，B项正确；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项错误；此温度下，该反应的平衡常数K＝20 250，D项正确。 4．T ℃时，向某恒温恒容密闭容器中充入等物质的量的CH4(g)和CO2(g)，发生甲烷二氧化碳重整反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得体系中CH4(g)和CO(g)的物质的量浓度随时间变化如图所示，下列说法错误的是(　　) A．点B的坐标为(5，) B．反应进行到5 min时，2v正(CH4)>v逆(CO) C．CO2(g)的平衡转化率约为50% D．T ℃时，该反应的平衡常数为 【答案】C 【解析】根据图像可知，在5 min时CH4(g)的浓度减少0.25 mol·L－1，则CO(g)的浓度增加0.5 mol·L－1，故B点的坐标为(5，)，A正确；反应进行到5 min时，CH4(g)的浓度还在减少，说明反应正向进行，v正(CH4)>v逆(CH4)，由于v逆(CO)＝2v逆(CH4)，所以2v正(CH4)>v逆(CO)，B正确；平衡时CO2(g)的浓度与CH4(g)浓度相等，等于 mol·L－1，开始时CO2(g)的浓度为1.00 mol·L－1，故CO2(g)的平衡转化率为×100%≈33.3%，C错误；根据图像可知，在温度为T ℃反应达到平衡时，c(CH4)＝c(CO2)＝c(CO)＝c(H2)＝ mol·L－1，则根据平衡常数的表达式可知K＝＝＝，D正确。 5．（25-26高一下·黑龙江哈尔滨·阶段检测）(1)二甲醚()是一种重要的清洁燃料，可以通过甲醇()分子间脱水制得：  。在，恒容密闭容器中建立上述平衡，体系中各组分浓度随时间变化如图所示。 ①上述由甲醇制二甲醚的反应在时，反应的平衡常数为___________； ②相同条件下，若改变起始浓度，某时刻各组分浓度依次为，、，此时正、逆反应速率的大小：v(正)___________v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。 (2)化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。利用“化学蒸气转移法”制备晶体，发生如下反应：  (Ⅰ) ①反应(Ⅰ)的平衡常数表达式___________。 ②若，向某恒容密闭容器中加入1 mol I2(g)和足量TaS2(g)，I2(g)的平衡转化率为_________。(保留一位小数) 【答案】(1)①5 ②＞ (2)① ②66.7% 【解析】（1）① 。根据图中数据计算平衡常数； ②某时刻各组分浓度依次为，、，所以浓度商，此时正、逆反应速率的大小：v(正)>v(逆)； （2）①反应： ，固体不写入平衡常数表达式：； ②设平衡时，c(TaI4)=x，则c(S2)=x，c(I2)=1-2x，，解得，平衡时，转化率。 1 / 10 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节 化学平衡 第2课时 化学平衡常数 考点 1 化学平衡常数 1．化学平衡常数及影响因素 (1)平衡常数表达式中，各物质的浓度均为______时的浓度。其书写形式与化学方程式的书写有关。 (2)意义：K值大小反映了化学反应进行的程度。 ①K值越大，正反应进行的程度越大，反应物的转化率______。当K≥105时，可以认为反应进行得较完全。 ②K值越小，正反应进行的程度越小，反应物的转化率______。当K≤10－5时，认为反应很难进行。 (3)在化学方程式一定的情况下，K只受______影响。 (4)化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系 ①正、逆反应的化学平衡常数互为______。 ②若化学方程式中各物质的化学计量数都变成n倍或倍，则化学平衡常数变为原来的______或______。 ③两化学方程式相加得到新的化学方程式，其化学平衡常数是两反应平衡常数的______。 2．化学平衡常数的应用 (1)根据K值的大小判断可逆反应进行的程度。 K <10－5 10－5～105 >105 反应程度 很难进行 反应可逆 反应接近完全 (2)判断反应是否达到平衡或进行的方向 Q＜K，反应向______方向进行，v正____v逆； Q＝K，反应处于______状态，v正____v逆； Q＞K，反应向______方向进行，v正____v逆。 (3) ΔH与K的关系 ①ΔH<0，升高温度，K______；降低温度，K______。 ②ΔH>0，升高温度，K______；降低温度，K______。 【易错提醒】 (1)平衡常数表达式中，必须是各物质的平衡浓度。 (2)平衡常数只受温度影响，平衡移动K值不一定改变；平衡常数改变，温度一定变化，平衡一定移动。 (3)升温，对于吸热反应，平衡常数增大，对于放热反应，平衡常数减小。 (4)在同一条件下，平衡转化率是该条件下的最大的转化率。 (5)对于一个放热的可逆反应，在未达到平衡之前，一般转化率随着温度的升高而升高；达到平衡以后，平衡转化率随着温度的升高而下降。 (6)催化剂不能提高平衡转化率。 【进阶典例】（25-26高二上·云南文山·期中）恒容密闭容器中 和一定量反应：。按投料比 1：3或1：3.5，的平衡转化率与温度关系如图。下列说法正确的是 A． B．反应速率： C．点对应的化学平衡常数： D．当混合气体的密度不变时，该反应达到平衡状态 【拔高典例】（25-26高二上·福建南平·期中）生命过程与化学平衡移动密切相关。人体血液中的血红蛋白分子与和CO的结合过程可分别表示为反应Ⅰ． ；反应Ⅱ．。下列说法错误的是 A．对于反应I，当人体吸入新鲜空气时，此时 B．反应的 C．反应的 D．对于反应Ⅱ，当人体CO中毒时，切断CO泄漏源并将中毒者移至空气流通处，此时Q(浓度商)K(平衡常数) 【对点练1】（25-26高二上·北京·期中）高炉炼铁以铁矿石（主要成分为）、焦炭、空气为原料，发生反应：，该反应在不同温度下的平衡常数如下。 温度/℃ 1000 1150 1300 平衡常数 64.0 50.7 42.9 下列说法不正确的是 A．根据表中数据判断，该反应的 B．增加高炉的高度可以降低平衡气体中的含量 C．利用空气将焦炭转化为，推测有利于增大铁的生成速率 D．1000℃时测得尾气中CO和的体积分数分别为和，则该反应未达到平衡状态 【对点练2】（25-26高二上·陕西西安·期中）在一定体积的密闭容器中，进行反应：  ，若其化学平衡常数K和温度t的关系如表。下列叙述正确的是 t/℃ 700 800 900 1000 1200 K 0.6 1.0 1.3 1.8 2.7 A． B．该反应的化学平衡常数表达式为： C．在1000℃时，反应的平衡常数为1.8 D．当气体物质的量不变时反应达到平衡状态 考点 2 化学平衡常数的计算 1．常用的四个公式 公式 备注 反应物的转化率 ×100%＝×100% ①平衡量可以是物质的量、气体的体积； ②某组分的体积分数，也可以是物质的量分数 生成物的产率 ×100% 平衡时混合物组分的百分含量 ×100% 某组分的体积分数 ×100% 2．压强平衡常数 (1)以aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)为例， Kp＝，其中，p(X)：X在平衡体系中物质的量分数(或体积分数)×总压强。 (2)计算方法 ①根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度。 ②计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。 ③根据分压计算公式求出各气体物质的分压，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)。 ④根据平衡常数计算公式代入计算。 3．平衡常数与速率常数的有关计算 对于基元反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cc(C)·cd(D)，平衡常数K＝＝，反应达到平衡时v正＝v逆，故K＝。 【进阶典例】亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂，可由NO和Cl2反应得到，化学方程式为2NO(g)＋Cl2(g)2NOCl(g)。 (1)在1 L恒容密闭容器中充入2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g)，在不同温度下测得c(NOCl)与时间t的关系如图A所示： ①反应开始到10 min时NO的平均反应速率v(NO)＝________ mol·L－1·min－1。 ②T2时该反应的平衡常数K＝________。 ③T2时Cl2的平衡转化率为__________。 (2)若按投料比n(NO)∶n(Cl2)＝2∶1把NO和Cl2加入一恒压的密闭容器中发生反应，平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图B所示： ①该反应的ΔH____(填“>”“<”或“＝”)0。 ②在p压强条件下，M点时容器内NO的体积分数为________。 ③若反应一直保持在p压强条件下进行，则M点的压强平衡常数Kp＝________(用含p的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数)。 解题点睛 1．有关化学平衡常数和转化率的计算步骤 (1)巧设未知数：具体题目要具体分析、灵活设立，一般设某物质的转化量为x； (2)确定三个量：根据化学计量数及变化量之间的关系，代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量和平衡量，并列出“三段式”； ③解题设问题：明确了“始”“变”“平”三个量的具体数值，再根据相应的关系求平衡时某成分的浓度、反应物的转化率等，求出题目答案。 2．压强平衡常数(Kp)的计算流程 第一步：根据“三段式”法计算各气体的起始量、变化量、平衡量。 第二步：计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。 第三步：计算各气体物质的分压：p(某气体的分压)＝p(混合气体总压强)×该气体的体积分数(或物质的量分数)。 第四步：代入平衡常数表达式，计算Kp。 【拔高典例】（25-26高二上·山东临沂·期中）将和混合气体充入容积为的恒容密闭容器中，分别在和温度下发生反应：。反应过程中容器内的物质的量随时间变化关系如图所示，下列说法正确的是 A．该反应为吸热反应 B．温度时，该反应的平衡常数 C．温度时，前12分钟的平均反应速率为 D．温度时，若起始向容器中通入、、和，反应向正方向进行 【对点练1】（25-26高二上·福建福州·期中）在温度和时，分别将0.5 mol 和1.2 mol 充入体积为2 L的密闭容器中，发生反应：，测得有关数据如表： 时间/min 0 10 20 40 50 0.50 0.35 0.25 0.10 0.10 0.50 0.30 0.18 a 0.15 下列说法正确的是 A．温度： B．，且该反应 C．时0～10 min内的平均反应速率为 D．达到平衡后，保持其他条件不变，再充入和，平衡逆向移动 【对点练2】某温度下，N2O5气体在一体积固定的容器中发生如下反应：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)(慢反应)　ΔH＜0，2NO2(g)N2O4(g)(快反应)　ΔH＜0，体系的总压强p总和p(O2)随时间的变化如图所示： (1)图中表示O2压强变化的曲线是________(填“甲”或“乙”)。 (2)已知N2O5分解的反应速率v＝0.12p(N2O5)(kPa·h－1)，t＝10 h时，p(N2O5)＝________ kPa，v＝________ kPa·h－1(结果保留两位小数，下同)。 (3)该温度下2NO2(g)N2O4(g)反应的平衡常数Kp＝________ kPa－1(Kp为以分压表示的平衡常数)。 1．利用辉钼矿冶炼钼的原理为。该反应的平衡常数表达式正确的是 A． B． C． D． 2．对于下列反应，其反应过程的能量变化如图所示： 编号 反应 平衡常数 反应热 反应① A(g)B(g)＋C(g) K1 ΔH1 反应② B(g)＋C(g)D(g) K2 ΔH2 反应③ A(g)D(g) K3 ΔH3 下列说法正确的是(　　) A．K3＝K1＋K2 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2 C．加催化剂，反应①的反应热降低，反应速率加快 D．增大压强，K1减小，K2增大，K3不变 3．将6 mol A和5 mol B混合于4 L密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)nC(g)＋2D(g)，5 s后反应达到平衡状态，生成2 mol D和2 mol C，则下列结论中不正确的是(　　) A．该温度下反应的化学平衡常数为 B．n值等于2 C．平衡时B的浓度为1 mol·L－1 D．平衡时B的转化率为50 % 4．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% 5．（24-25高二上·陕西渭南·期中）常温下，在一支试管中加入少量氯化钴晶体，再逐滴加入浓盐酸至晶体完全溶解，然后滴加水至溶液呈紫色为止。溶液中存在平衡：(l)。下列说法正确的是 A．向溶液中加入适量的稀硫酸，平衡不移动，溶液仍为紫色 B．将试管放入热水中，溶液变成蓝色，则 C．当溶液中时，说明反应已经停止 D．常温下，该反应的平衡常数 6．加热依次发生的分解反应为、，在体积为2 L的密闭容器中充入加热到某温度达到平衡状态，平衡时为9 mol、为3.4 mol，则该温度下为 A．4.3 B．8.5 C．3.7 D．6.9 7．可逆反应：2A(g)＋3B(g)4C(g)＋D(g)，已知起始浓度c(A)＝4 mol·L－1，c(B)＝3 mol·L－1，C、D浓度均等于0，反应开始2 s后达到平衡状态，此时D的平衡浓度为0.5 mol·L－1，则下列说法不正确的是(　　) A．v(C)＝1 mol·L－1·s－1 B．C的平衡浓度为4 mol·L－1 C．A的转化率为25% D．B的平衡浓度为1.5 mol·L－1 8．已知反应①：CO(g)＋CuO(s)  CO2(g)＋Cu(s)和反应②：H2(g)＋CuO(s)  Cu(s)＋H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应③：CO(g)＋H2O(g)  CO2(g)＋H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是(　　) A．反应①的平衡常数K1＝ B．反应③的平衡常数K＝ C．对于反应②，若ΔH>0，温度升高，则该反应平衡常数减小 D．对于反应③，恒温恒容下，增大H2浓度，平衡常数K一定会减小 9．已知某化学反应的平衡常数表达式为K＝，在不同的温度下该反应的平衡常数如表所示： t/℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 1.67 1.11 1.00 0.60 0.38 下列有关叙述不正确的是(　　) A．该反应的化学方程式是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) B．温度越高，反应进行的程度越小 C．若在1 L的密闭容器中通入CO2和H2各1 mol,5 min后温度升高到830 ℃，此时测得CO为0.4 mol，则该反应达到平衡状态 D．若平衡浓度符合下列关系式：＝，则此时的温度为1 000 ℃ 10．（25-26高二上·吉林松原·期中）制甲醇所需要的H2，可用下列反应制取：，ΔH < 0。某温度下发生该反应，若起始时向1 L恒容容器中充入1 mol CO和1 mol H2O，5 min达到平衡时，CO的转化率为60%，试回答下列问题： (1)该温度下，反应达平衡，用H2表示0～5 min内该反应的平均反应速率为______________，初始压强为p，该反应的压强平衡常数Kp = ____________。 (2)反应达平衡后，若再次向容器中充入0.8 mol H2和0.8 mol CO，则此时该反应的ν(正)______ν(逆)(填“>”“<”或“=”)。 1．工业上制备合成气的工艺主要是水蒸气重整甲烷：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　ΔH>0，在一定条件下，向容积为1 L的密闭容器中充入1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g)，测得H2O(g)和H2(g)的浓度随时间变化曲线如图所示，下列说法正确的是(　　) A．达平衡时，CH4(g)的转化率为75% B．0～10 min内，v(CO)＝0.075 mol·L－1·min－1 C．该反应的化学平衡常数K＝0.187 5 D．当CH4(g)的消耗速率与H2O(g)的消耗速率相等时，反应达到平衡 2．（25-26高二上·河北石家庄·期中）丙酸是一种重要化工产品。工业上合成方法之一是C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)CH3CH2COOH(g)  △H速率方程v正=k正c(C2H4)·c(H2O)·c(CO)，v逆=k逆c(CH3CH2COOH)。 已知：速率常数与温度关系式表示为(k为速率常数，R为常温，T为温度，Ea为活化能)。在恒容密闭容器中起始投入1 mol C2H4(g)、0.5 mol CO(g)和0.5 mol H2O(g)，发生上述反应，速率常数与温度关系如图所示。 下列叙述正确的是 A．活化能：Ea(正)>Ea(逆) B．断裂化学键的总键能小于形成化学键的总键能 C．升高温度，k正增大的倍数大于k逆增大的倍数 D．C2H4的体积分数不变时，该反应一定达到平衡状态 3．一定温度下，向一容积为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196 kJ D．此温度下该反应的平衡常数K＝20 250 4．T ℃时，向某恒温恒容密闭容器中充入等物质的量的CH4(g)和CO2(g)，发生甲烷二氧化碳重整反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得体系中CH4(g)和CO(g)的物质的量浓度随时间变化如图所示，下列说法错误的是(　　) A．点B的坐标为(5，) B．反应进行到5 min时，2v正(CH4)>v逆(CO) C．CO2(g)的平衡转化率约为50% D．T ℃时，该反应的平衡常数为 5．（25-26高一下·黑龙江哈尔滨·阶段检测）(1)二甲醚()是一种重要的清洁燃料，可以通过甲醇()分子间脱水制得：  。在，恒容密闭容器中建立上述平衡，体系中各组分浓度随时间变化如图所示。 ①上述由甲醇制二甲醚的反应在时，反应的平衡常数为___________； ②相同条件下，若改变起始浓度，某时刻各组分浓度依次为，、，此时正、逆反应速率的大小：v(正)___________v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。 (2)化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。利用“化学蒸气转移法”制备晶体，发生如下反应：  (Ⅰ) ①反应(Ⅰ)的平衡常数表达式___________。 ②若，向某恒容密闭容器中加入1 mol I2(g)和足量TaS2(g)，I2(g)的平衡转化率为_________。(保留一位小数) 1 / 10 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $