专题2 第二单元 第三课时 化学平衡常数（学习讲义）-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修1 化学反应原理学生用书word（苏教版）

本讲义聚焦化学平衡常数核心知识点，从平衡状态下物质浓度关系切入，通过NO₂与N₂O₄的平衡浓度数据引导发现规律，构建概念并明确表达式（含固体物质处理），分析温度及反应书写形式对K的影响，衔接平衡移动与转化率计算，形成完整知识支架。 资料以数据探究为特色，通过卤化氢生成反应K值对比培养化学观念，结合三段式计算和Kp拓展训练科学思维，课中辅助教师引导学生证据推理，课后通过对点训练与随堂演练帮助学生巩固知识，查漏补缺。

第三课时　化学平衡常数 1.知道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.能书写平衡常数表达式，能进行平衡常数、转化率的简单计算。 知识点一　化学平衡常数及其影响因素 1.化学平衡时各物质浓度的关系 25 ℃时反应体系2NO2（g）⇌N2O4（g）中各物质的浓度数据如表，通过分析我们可以发现以下规律： 起始浓度/（mol•L－1） 平衡浓度/（mol•L－1） c（NO2） c（N2O4） c（NO2） c（N2O4） 2.00×10－2 0 6.32×10－3 6.84×10－3 3.00×10－2 0 8.00×10－3 1.10×10－2 0 2.00×10－2 9.46×10－3 1.52×10－2 0 0.100 2.28×10－2 8.86×10－2 （1）无论该反应从正向开始还是从逆向开始，平衡时只要温度一定，的值近似相等。 （2）无论反应物或生成物的浓度如何改变，平衡时只要温度一定，的值近似相等。 2.化学平衡常数的概念与表达式 对于可逆反应：aA＋bB⇌cC＋dD，在一定温度下，无论反应物的起始浓度如何，反应达到平衡状态后，　　　　　　　　是一个定值。我们把这个定值称作该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用字母　　　　表示。 【教材挖掘】 　教材中给出了化学平衡常数的概念及表达式，写出反应3Fe（s）＋4H2O（g）⇌Fe3O4（s）＋4H2（g）的平衡常数的表达式。 3.比较表中K值的相对大小，说明平衡常数的意义 已知：25 ℃时，卤化氢生成反应的平衡常数如下表： 化学方程式 平衡常数K F2＋H2⇌2HF 6.5×1095 Cl2＋H2⇌2HCl 2.57×1033 Br2＋H2⇌2HBr 1.91×1019 I2＋H2⇌2HI 8.67×102 平衡常数的大小能说明反应进行的　　　　（也叫　　　　　　　）。 K值越大，表示反应进行得越　　　　，当K＞105时，该反应进行得基本完全了。 K值越小，表示反应进行得越　　　　，当K＜10－5时，该反应很难发生。 4.平衡常数的影响因素 （1）内因：不同的化学反应及化学方程式的书写形式是决定平衡常数的　　　　　　。 （2）外因：在化学方程式一定的情况下，K只受　　　　影响。 已知：N2（g）＋3H2（g）⇌2NH3（g）　ΔH＜0的平衡常数与温度的关系如下： T/K 373 473 573 673 773 K 3.35×109 1.00×107 2.45×105 1.88×104 2.99×103 ①放热反应，温度升高，K值　　　　； ②吸热反应，温度升高，K值　　　　。 　（1）写出下表中各反应的平衡常数表达式，并分析平衡常数表达式书写时应注意的要点。 反应 平衡常数表达式 3Fe（s）＋4H2O（g）⇌Fe3O4（s）＋4H2（g） N2（g）＋3H2（g）⇌2NH3（g） 2NH3（g）⇌N2（g）＋3H2（g） N2（g）＋H2（g）⇌NH3（g） （2）由表中合成氨的平衡常数表达式，你能得出化学平衡常数与化学方程式的书写方式有什么关系吗？ （3）已知在一定温度下，下列各反应的焓变和平衡常数如下： Ⅰ．C（s）＋CO2（g）⇌2CO（g）　ΔH1，K1 Ⅱ．CO（g）＋H2O（g）⇌H2（g）＋CO2（g）　ΔH2，K2 Ⅲ．C（s）＋H2O（g）⇌CO（g）＋H2（g）　ΔH3，K3 ①ΔH1、ΔH2、ΔH3三者关系为ΔH3=　　　　　　　，K1、K2、K3三者关系为K3=　　　　。 ②由此可总结出怎样的关系？ 1.（教材习题改编）已知448 ℃时，H2（g）＋I2（g）⇌2HI（g）的平衡常数为49，则该温度下2HI（g）⇌H2（g）＋I2（g）的平衡常数是（　　） A．　 B．C.492　　 D．无法确定 2.在一定温度下，下列反应的化学平衡常数如下： ①2NO（g）⇌N2（g）＋O2（g） K1=1×1030 ②2H2（g）＋O2（g）⇌2H2O（g） K2=2×1081 ③2CO2（g）⇌2CO（g）＋O2（g） K3=4×10－92 下列有关说法正确的是（　　） A．该温度下，反应①的平衡常数表达式为K1=c（N2）•c（O2） B．该温度下，反应2H2O（g）⇌2H2（g）＋O2（g）的平衡常数的数值约为5×10－80 C．该温度下，NO、H2O、CO2产生O2的倾向由大到小的顺序为NO＞H2O＞CO2 D．以上说法都不正确 3.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 4.硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2（g）＋O2（g）⇌2SO3（g）　ΔH＜0。某温度下，SO2的平衡转化率（α）与体系总压强（p）的关系如图所示。根据图示回答下列问题： （1）反应达到平衡时，平衡常数表达式K=　　　　，升高温度，K值　　　　（填“增大”“减小”或“不变”）。 （2）①将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密闭容器中，反应达到平衡后，体系总压强为0.10 MPa。该反应的平衡常数为　　　　。 ②平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）　　　（填“＞”“＜”或“=”）K（B）。 知识点二　平衡常数、平衡转化率的计算 1.平衡转化率 （1）含义：某一反应物的平衡转化率α等于该物质在反应中已转化的量（如物质的量、物质的量浓度等）与该物质起始总量的比值。 （2）表达式 对于可逆反应：aA＋bB⇌cC＋dD αA=×100%=×100% αA=×100%=×100% 注意：平衡转化率与平衡常数均能表示化学反应进行的程度，但平衡常数不直观，转化率能更直观地表示化学反应进行的程度。 2.平衡常数和平衡转化率的计算 （1）计算方法：三段式法 mA（g）＋nB（g）⇌pC（g）＋qD（g） 起始浓度/（mol•L－1）　 　a　 　b　　 0　　 0 变化浓度/（mol•L－1）　　 mx　　 nx　　 px　　 qx 平衡浓度/（mol•L－1）　　 a－mx　　b－nx　 　px　　 qx 相关计算： ①平衡常数K=； ②A的平衡转化率α（A）=×100%。 （2）平衡常数与转化率的关系规律 ①温度一定时，对于一确定的可逆反应，K为定值；但不同反应物的平衡转化率可能不同。 ②K和平衡转化率都能定量表示化学反应的限度。K只与温度有关，而平衡转化率的影响因素有温度、浓度、压强等，反应物浓度、压强改变，平衡转化率可能改变，但K不变。 ③温度一定，不同反应K越大，平衡转化率不一定越大。 ④多种反应物参加反应时，可通过增加一种反应物的浓度来提高另一种反应物的平衡转化率，而其本身的平衡转化率会降低。 1.已知合成氨反应：N2（g）＋3H2（g）⇌2NH3（g）　ΔH=－92 kJ•mol－1，在恒温恒容的密闭容器中通入2 mol N2和6 mol H2，达平衡时放出热量73.0 kJ，则N2的转化率最接近（　　） A.40%　　 B.80%　 　C.30%　 D.60% 2.将固体NH4I置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应：①NH4I（s）⇌NH3（g）＋HI（g），②2HI（g）⇌H2（g）＋I2（g），当反应达到平衡时，测得c（H2）=0.5 mol•L－1，c（HI）=4 mol•L－1，则反应①的平衡常数为（　　） A.4　　 B.16　　 C.20　 D.25 3.（人教版教材习题改编）已知一氧化碳与水蒸气的反应为CO（g）＋H2O（g）⇌CO2（g）＋H2（g）在427 ℃时的平衡常数是9，如果反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都为1 mol•L－1，5 min达到平衡。计算： （1）从反应开始到达到平衡时用H2表示的反应速率　　　　　。 （2）CO的转化率　　　　　。 4.反应SO2（g）＋NO2（g）⇌SO3（g）＋NO（g），若在一定温度下，将物质的量浓度均为2 mol•L－1的SO2（g）和NO2（g）注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SO2（g）的转化率为50%。 回答下列问题： （1）在该温度下，此反应的平衡常数K=　　　。 （2）若相同条件下，SO2（g）的起始浓度增大到3 mol•L－1，NO2（g）的起始浓度仍为2 mol•L－1，则SO2（g）、NO2（g）的转化率分别变为　　　　　、　　　　。 （3）对比（1）与（2）中的数据，增大SO2的浓度，SO2与NO2的平衡转化率如何变化　　　　、　　　　（填“降低”或“提高”）。 （4）试想，增大NO2的浓度，SO2与NO2的平衡转化率又如何变化？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 能力培养　压强平衡常数（Kp） 在固定容积为2 L的密闭容器中，加入1 mol CCl4、1 mol H2，发生反应CCl4（g）＋H2（g）⇌CHCl3（g）＋HCl（g），反应达到平衡后，CHCl3的物质的量为0.6 mol，若平衡时的压强为p0kPa。回答下列问题： （1）已知各组分的分压p（X）=总压×该气体的体积分数或物质的量分数。计算平衡时，各组分的分压各为多少？ （2）在化学平衡体系中，各气体物质的分压代替浓度计算的平衡常数叫做压强平衡常数Kp。计算上述反应平衡时的Kp。 规律方法 1.压强平衡常数（Kp） （1）含义 在化学平衡体系中，由各气体物质的分压代替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（A）、p（B）、p（C）、p（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＋…。 2.压强平衡常数（Kp）的计算步骤 　 【迁移应用】 1.温度为T时，将NH4HS（s）置于抽成真空的容器中，当NH4HS（s）⇌NH3（g）＋H2S（g）达到平衡时，测得体系总压强为6 kPa，则此条件下该反应的平衡常数Kp为（　　） A.6（kPa）2　　 B.9（kPa）2 C.12（kPa）2　 D.36（kPa）2 2.在1 470 K、100 kPa反应条件下，将n（H2S）∶n（Ar）=1∶4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为　　　　，平衡常数Kp=　　　　　kPa。［已知H2S热分解的化学方程式为2H2S（g）⇌S2（g）＋2H2（g）］ 1.关于化学平衡常数，下列说法不正确的是（　　） A．化学平衡常数不随反应物或生成物浓度的改变而改变 B．对于一定温度下的同一个反应，其正反应和逆反应的化学平衡常数的乘积等于1 C．温度越高，K值越大 D．化学平衡常数随温度的改变而改变 2.在密闭容器中将CO和水蒸气的混合物加热到800 ℃时，有下列平衡：CO（g）＋H2O（g）⇌CO2（g）＋H2（g），且K=1。若将2 mol CO和10 mol H2O相互混合并加热到800 ℃，则CO的平衡转化率为（　　） A.16.7%　　 B.50% C.66.7%　 D.83.3% 3.已知2NO2（g）⇌N2O4（g），用分压p（某组分的分压=总压×其物质的量分数）表示的平衡常数Kp=。298 K时，在容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=2.7×10－3 kPa－1，则NO2的平衡转化率为（　　） A.70%　　 B.55% C.46%　 D.35% 4.已知：CO（g）＋H2O（g）⇌CO2（g）＋H2（g）　ΔH=Q，其平衡常数随温度变化如表所示。 温度/℃ 400 500 850 平衡常数 9.94 9 1 （1）上述反应的化学平衡常数表达式为K=　　　　　　　　　。 （2）850 ℃ 时，向容积为10 L的反应器中通入一定量的CO和H2O（g），发生上述反应，CO和H2O（g）浓度变化如图所示，则0~4 min时，平均反应速率v（CO）=　　　　。 （3）若在500 ℃时进行，且CO、H2O（g）的起始浓度均为0.020 mol•L－1，该条件下，CO的最大转化率为　　　　。 完成课后作业　专题2　第二单元　第三课时 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三课时　化学平衡常数 知识点一 2.　K 教材挖掘 提示：K＝。反应物或生成物中有固体、纯液体或水溶液中的水的浓度可视为定值，而不代入公式。 3.程度　反应的限度　完全　不完全　4.（1）主要因素 （2）温度　①减小　②增大 探究活动 （1）提示：K＝　K＝　 K＝　K＝ ①固体、纯液体、水溶液中水的浓度可视为定值，其浓度不列入平衡常数表达式中。 ②平衡常数表达式与方程式的书写形式有关。对于同一化学反应，由于书写形式不同，各反应物、生成物的系数不同，平衡常数的表达式就不同。 （2）提示：化学平衡常数是指某一具体化学方程式的平衡常数。 ①正、逆反应的平衡常数互为倒数。 ②若化学方程式中各物质的系数等倍扩大（n倍）或缩小（为原来的），尽管是同一反应，平衡常数变为原来的n次幂。 （3）提示：①ΔH1＋ΔH2；K1·K2 ②已知两反应的平衡常数分别为K1、K2： 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＝。 对点训练 1.A　448 ℃时反应H2（g）＋I2（g）2HI（g），平衡常数K＝＝49；反应2HI（g）H2（g）＋I2（g）的平衡常数K＝＝。 2.C　反应①的平衡常数表达式为K1＝，A项错误；该温度下，水分解反应的平衡常数为 ＝＝5×10－82，B项错误；该温度下，NO、H2O、CO2三种化合物分解产生O2的反应的化学平衡常数分别为 1×1030、5×10－82、4×10－92，所以产生O2的倾向：NO＞H2O＞CO2，C项正确，D项错误。 3.B　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，反应热不变，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。 4.（1）　减小　（2）①800　②＝ 解析：（1）升高温度，平衡向吸热反应方向移动，即平衡向左移动，故K值减小。 （2）①由题图可知，0.10 MPa时， 2SO2（g）　＋　O2（g） 2SO3（g） 起始量/mol 2.0 1.0 0 转化量/mol 2.0×0.80＝1.6 1.6× 1.6 平衡量/mol 0.4 0.2 1.6 则平衡时c（SO2）＝＝0.04 mol·L－1，c（O2）＝＝0.02 mol·L－1，c（SO3）＝＝0.16 mol·L－1。K＝＝＝800。②由A到B，温度不变，只增大体系压强，K值不变。 知识点二 对点训练 1.A　由热化学方程式可知，消耗的氮气的物质的量为≈0.8 mol，则转化率为×100％＝40％，选A。 2.C　平衡时c（HI）＝4 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4 mol·L－1＋2×0.5 mol·L－1＝5 mol·L－1，所以NH4I分解生成的NH3的浓度为c（NH3）＝5 mol·L－1，所以反应①的平衡常数为K＝c（NH3）·c（HI）＝5×4＝20，选C。 3.（1）0.15 mol·L－1·min－1　（2）75％ 解析：设一氧化碳的浓度变化量为x mol·L－1，则： CO（g）＋H2O（g）H2（g）＋CO2（g） 起始量/（mol·L－1） 1 1 0 0 变化量/（mol·L－1） x x x x 平衡量/（mol·L－1） 1－x 1－x x x 则K＝＝＝9，解得：x＝0.75， （1）从反应开始到达到平衡时用H2表示的反应速率＝＝0.15 mol·L－1·min－1。 （2）CO转化率＝×100％＝75％。 4.（1）1　（2）40％　60％　（3）降低　提高 （4）NO2的平衡转化率降低，SO2的平衡转化率提高 解析：（1）当达到平衡状态时，测得容器中SO2（g）的转化率为50％，所以SO2（g）的变化浓度为1 mol·L－1。 SO2（g）＋NO2（g）SO3（g）＋NO（g） 起始浓度/（mol·L－1）　 2 2 0 0 变化浓度/（mol·L－1） 1 1 1 1 平衡浓度/（mol·L－1） 1 1 1 1 反应的平衡常数K＝＝1。 （2）相同条件下，若SO2（g）的起始浓度增大到3 mol·L－1，NO2（g）的起始浓度仍为2 mol·L－1，设SO2（g）的变化浓度为x mol·L－1，则 SO2（g）＋NO2（g）SO3（g）＋NO（g） 起始浓度/（mol·L－1） 3 2 0 0 变化浓度/（mol·L－1） x x x x 平衡浓度/（mol·L－1） 3－x 2－x x x 平衡常数K＝＝1，解得x＝1.2，则SO2（g）的转化率为×100％＝40％，NO2（g）的转化率为×100％＝60％。 （3）由数据知：增大SO2的浓度，可提高NO2的平衡转化率，但其本身的平衡转化率降低。 （4）同理：增大NO2的浓度，SO2的平衡转化率提高，NO2的平衡转化率降低。 能力培养 【典例】　（1）提示：　CCl4（g）＋H2（g）CHCl3（g）＋HCl（g） 起始/mol 1 1 0 0 转化/mol 0.6 0.6 0.6 0.6 平衡/mol 0.4 0.4 0.6 0.6 则p（CCl4）＝×p0kPa＝0.2p0kPa， p（H2）＝×p0kPa＝0.2p0kPa， p（CHCl3）＝×p0kPa＝0.3p0kPa， p（HCl）＝×p0kPa＝0.3p0kPa。 （2）提示：Kp＝＝。 迁移应用 1.B　根据反应NH4HS（s）NH3（g）＋H2S（g）可知，体系中NH3和H2S的物质的量相等，故二者的平衡分压也相等，即p（NH3）＝p（H2S）＝3 kPa，故该反应的压强平衡常数为Kp＝p（NH3）×p（H2S）＝3 kPa×3 kPa＝9（kPa）2，选B。 2.50％　4.76 解析：设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1 mol和4 mol，根据三段式可知： 　　　　　　2H2S（g）S2（g）＋2H2（g） 起始/mol 1 0 0 转化/mol x 0.5x x 平衡/mol 1－x 0.5x x 平衡时H2S和H2的分压相等，则二者的物质的量相等，即1－x＝x，解得x＝0.5，所以H2S的平衡转化率为×100％＝50％，所以平衡常数Kp＝＝≈4.76 kPa。 【随堂演练】 1.C　化学平衡常数只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，A正确；相同温度下，同一个可逆反应的正、逆反应的化学平衡常数互为倒数，乘积等于1，B正确；升高温度，若反应放热，平衡常数会减小，C错误；化学平衡常数只受温度影响，D正确。 2.D　设转化的CO为x mol，容器容积为1 L，则平衡时CO、H2O、CO2、H2的物质的量浓度依次为（2－x）mol·L－1、（10－x）mol·L－1、x mol·L－1、x mol·L－1，由K＝＝1得x＝，则CO的平衡转化率为×100％≈83.3％。 3.D　假设NO2起始时投入的物质的量为1 mol，平衡转化率为x，用三段式法计算： 　　　　　　2NO2（g）N2O4（g） 起始/mol 1 0 变化/mol x 0.5x 平衡/mol 1－x 0.5x 同温同体积时，压强之比等于物质的量之比，则p（NO2）∶p（N2O4）＝（1－x）∶0.5x＝100 kPa∶p（N2O4），则p（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％。 4.（1）　（2）0.03 mol·L－1·min－1　（3）75％ 解析：（1）对于反应CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），平衡常数表达式为K＝。（2）由图可知，0～4 min内，CO的浓度由0.20 mol·L－1降低到0.08 mol·L－1，则v＝＝＝0.03 mol·L－1·min－1。 （3）500 ℃时平衡常数为9，反应达到平衡时CO的转化率最大，设该条件下平衡时Δc（CO）＝x mol·L－1，列三段式有： CO（g） ＋ H2O（g）CO2（g）＋H2（g） 起始量/（mol·L－1） 0.020 0.020 0 0 转化量/（mol·L－1） 　 x x x x 平衡量/（mol·L－1） 0.020－x 0.020－x x x 则有K＝＝＝9，解得x＝0.015，所以CO的最大转化率为×100％＝75％。 学科网（北京）股份有限公司 $