文档内容
第 04 讲 化学平衡状态 化学平衡常数
1．知道可逆反应概念，认识化学平衡状态的特征，理解化学平衡的判断方法。
2．认识化学平衡常数是表示反应限度的物理量，知道化学平衡常数的含义并能进行有关计算。
3．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。
1．化学平衡状态的判断。
2．化学平衡常数的计算。
1．化学平衡状态的判断。
2．应用化学平衡常数进行计算。
氯气能与水反应，为何溶液中还存在Cl 分子？
2
一、可逆反应
概念 在相同条件下，既能向__________方向进行，同时又能向__________方向进行的反应
双向性 可逆反应分为方向相反的两个反应方向：__________反应方向和__________反应方向
三特征 双同性 正、逆反应是在__________条件下，__________进行
共存性 反应物与生成物__________ (反应物的转化率小于 100%)
氨是合成氨厂的主要产品，是按一定比例混合的氢气和氮气在氨合成塔中催化剂的作用下加压合成制
得。准确测定氨合成塔进出口气中的氨含量，对分析判断氨合成塔进出口气的气体组成及合成塔的工况具
有重要意义，能为工艺生产提供重要的参考数据。
化学平衡状态的建立
在一定条件下，把N、H 通入__________容积的密闭容器中，或把NH 通入__________容积的密闭容
2 2 3
器中，平衡的建立过程如下：图像
N 、 H 浓 度 最 大 ， v( 正 ) NH 最大，v(正) __________；N 、H 浓度为0，
2 2 3 2 2
反应开始
__________；NH 浓度为0，v(逆)＝0 v(逆)＝0
3
N 与H 随着反应的进行，其浓度逐 随 着 __________ 的 分 解 ， 其 浓 度 逐 渐
2 2
反应过程 渐__________，v 逐渐__________， ___________，v 逐渐__________，而 c(N )、
正 逆 2
而c(NH )逐渐增大，v 逐渐增大 c(H )逐渐增大，v 逐渐__________
3 逆 2 正
t 时刻， v ( 正 ) ＝ v ( 逆 ) ，混合物中各组 t 时刻起，它们的浓度不再__________，v ＝v
1 2 正
达到平衡
分的浓度保持不变 ，反应达到平衡
逆
通过上述两例说明，平衡的建立与建立的途径__________。
二、化学平衡
1．概念
在一定条件下的__________反应体系中，当正、逆反应速率__________时，反应物和生成物的浓度均
保持不变，即体系的组成不随时间而改变，表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态称之为
化学平衡状态，简称化学平衡。
2．化学平衡的建立
条件 ①可逆反应；②封闭体系中；③一定的反应条件(温度、压强等)
化学平衡
①可加入反应物，从正反应开始；②可加入生成物，从逆反应开始；③也可同时
状态的建立 途径
加入反应物和生成物，从正、逆向同时开始
绘制“反应速率－时间”图像，表示从正反应开始建立化学平衡状态的过程。
3．平衡特征
七大特征 化学平衡
逆(研究对象) 适用于__________反应
动(动态特征) 建立平衡后，正、逆反应仍在进行，属于__________平衡，可用__________法证明
等(平衡实质) υ(正)＝v(逆)）≠0(正、逆反应速率相等，但不等于零)
定(平衡结果) 达平衡后，反应混合物中各组分的__________或__________不变(不可理解为相等)
化学平衡其存在是有条件的、暂时的，浓度、温度、压强条件变化时平衡会发生相
移(平衡移动)
应移动
同(等效平衡) 外界条件同，同一可逆反应从不同方向(正向、逆向、双向)达到的平衡状态__________
恒(定量特征) 一定温度下，化学平衡常数保持__________
4．化学平衡状态的判断方法
（1）本质标志
正正逆逆反反应应速速率率相相等等、、各各组组分分的的量量保保持持不不变变。。
项目 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 是否平衡
在单位时间内消耗了m mol A的同时生成了m mol A __________
在单位时间内消耗了n mol B的同时消耗了p mol C __________
正反应速率逆
反应速率关系
在单位时间内生成了n mol B的同时消耗了q mol D __________
v (A)∶v (B)＝m∶n __________
正 逆
（2）等价标志
项目 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)[只有A为有色气体] 是否平衡
各物质的物质的量或物质的量的分数一定 __________
各物质的质量或质量分数一定 __________
混合体系中 各气体的体积或体积分数一定 __________
各组分的含量 总物质的量一定 __________
A物质断裂的化学键与A物质形成的化学键的物质的量相等 __________
气体的颜色不变 __________
任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变时，体系温度
温度 __________
一定时
（3）特殊标志
项目 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 是否平衡
当m＋n≠p＋q时，总压强一定(其它条件一定定) __________
压强
当m＋n＝p＋q时，总压强一定(其它条件一定) __________
当m＋n＝p＋q时，M 一定 __________
混合气体的平均
相对分子质量
当m＋n≠p＋q时，M 一定 __________
C(s)＋CO(g) 2CO(g) (ρ一定) __________
2
密度
N(g)＋3H(g) 2NH (g) (ρ一定) __________
2 2 3
（体积不变）
H(g)＋I(g) 2HI(g) (ρ一定) __________
2 2
❶审题时，一看题干条件：恒温恒容或恒温恒压或绝热容器；二看化学反应特点(物质状态、气体计量
系数)：全部是气体参与，是等体积反应还是非等体积反应。
❷ 判断可逆反应是否达到平衡时，容易犯以下错误：①若反应前后气体体积不变，则混合气体总体积、
总压强、总物质的量、混合气体平均相对分子质量保持定值不能说明反应达到平衡状态；②若反应物和生成物的物质的量之比等于化学计算数之比，不能说明达到平衡状态；③若反应前后气体的密度一定，不能
说明一定达到平衡状态。
在一定温度下，化学平衡体系中反应物浓度与生成物浓度之间有什么关系？
在457.6℃时，反应体系H(g)＋I(g) 2HI(g)中各物质的浓度
2 2
起始浓度/ mol•L-1 平衡浓度/ mol•L-1 平衡时
c2(HI)
c(H 2 ) c(I 2 ) c(HI) c(H 2 ) c(I 2 ) c(HI) c(H 2 )·c(I 2 )
1.197×10-2 6.944×10-3 0 5.617×10-3 5.936×10-4 1.270×10-2 48.37
1.228×10-2 9.964×10-3 0 3.841×10-3 1.524×10-3 1.687×10-2 48.62
1.201×10-2 8.403×10-3 0 4.580×10-3 9.733×10-4 1.486×10-2 49.54
0 0 1.520×10-2 1.696×10-3 1.696×10-3 1.181×10-2 48.49
0 0 1.287×10-2 1.433×10-3 1.433×10-3 1.000×10-2 48.70
0 0 3.777×10-2 4.213×10-3 4.213×10-3 2.934×10-2 48.50
c2(HI)
平均值 48.70
c(H2)·c(I2)
温度 177℃ 227℃ 426.5℃ 427℃
120 80.3 54 48.2
我们可以发现以下规律：
（1）无论该反应从正向进行还是从逆向进行，平衡时，只要__________一定，的值近似相等。
（2）无论反应物或生成物的__________如何改变，平衡时只要__________一定，的值也近似相等。
（3）常数与反应物的__________大小无关；与正向建立还是逆向建立平衡无关。
（4）__________改变，该常数也发生改变。
三、化学平衡常数
1．概念
在一定温度下，当一个__________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__________表示。
2．化学平衡常数的表达式
当mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)在一定温度下达到化学平衡时，K＝。
3．化学平衡常数的意义
平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。
①K值__________，表示反应进行得越完全，反应物的转化率越大。
②当K＞105时，该反应就进行的基本完全了。K值越小，表示反应进行得越不完全，反应物的转化率
越小。当K＜10－5时，该反应很难发生。
③判断反应的ΔH：若升高温度，K值增大，则正反应为__________反应；若升高温度，K值减小，则正反应为__________反应
4．影响因素
内因：不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。
外因：在化学方程式一定的情况下，K只受__________影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，与
压强变化、是否使用催化剂无关。
5．浓度商
对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的称为浓度商，常用Q 表示，
c
即Q＝。根据K与Q 判断判断正在进行的可逆是否平衡及反应向何方向进行：
c c
①Q＜K，反应向__________反应方向进行
c
②Q＝K，反应处于__________
c
③Q＞K，反应向__________反应方向进行
c
6．压强平衡常数(K )
p
1．平衡常数K的书写
①固体或纯液体和液态水不列入平衡常数的表达式中(注意有机反应中的HO则应写入)。
2
②平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关，如N＋3H 2NH ，K＝a，则有：
2 2 3
2NH N＋3H，K′＝；N＋H NH ，K″＝。
3 2 2 2 2 3
③对于给定的化学方程式，正逆反应的平衡常数互为倒数。
2．K值的大小只能预示着某种可逆反应向某方向进行的最大程度，但不能预示反应达到平衡所需时间。
四、化学平衡常数的计算
“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意准确地列出起始量、变化
量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。
1．分析三个量
起始量、变化量、平衡量。
2．明确三个关系
①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。
②对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。
③各物质的转化量之比等于各物质的化学计量数之比。
3．计算模式对以下反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为a、b，达到平衡后，A
的消耗量为mx mol，容器容积为V L。
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
起始/mol a b 0 0
变化/mol mx nx p x qx
平衡/mol a－mx b－nx px qx
则有①平衡常数：K＝。
②A的平衡浓度：c(A)＝ mol·L－1。
③A的转化率：α(A)＝×100%，α(A)∶α(B)＝∶＝。
④A的体积分数：φ(A)＝×100%。
⑤平衡压强与起始压强之比：＝。
⑥混合气体的平均密度(混)＝ g·L－1。
⑦混合气体的平均摩尔质量＝ g·mol－1。
⑧生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数，即产率＝×100%。
一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。
考点一：可逆反应
例1．（2022·广西三新教学教学质量测评4月考）在一定温度下，容器内某一反应中M、N的
物质的量随反应时间变化的曲线如图，下列表述正确的是
A．反应的化学方程式：2M N
B．t 时，正、逆反应速率相等，达到平衡
2
C．t 时，正反应速率大于逆反应速率
3
D．t 时N的浓度是M浓度的2倍
1
考点二：化学平衡状态判断
例2．（2023·四川乐山市高二下学期开学考）在恒容绝热的密闭容器中发生反应：N(g)＋
2
3H(g) 2NH (g)，ΔH＜0。下列能说明该反应一定达到化学平衡状态的是
2 3A．混合气体的密度不变 B．容器温度不变
C．2υ (NH )＝3υ (H ) D．c(N)＝c(NH )
正 3 逆 2 2 3
考点三：化学平衡常数表达式
例3．（2023·重庆市高二上学期12月调研）可逆反应2SO (g)＋O(g) 2SO (g)，某温度下
2 2 3
的平衡常数为K(K≠1)，反应热为ΔH。保持温度不变，将方程式的书写作如下改变，则ΔH和K的相应变
化为
A．写成4SO (g)＋2O(g) 4SO (g)，ΔH、K均扩大了一倍
2 2 3
B．写成4SO (g)＋2O(g) 4SO (g)，ΔH扩大了一倍，K保持不变
2 2 3
C．写成2SO (g) 2SO (g)＋O(g)，ΔH、K变为原来的相反数
3 2 2
的
D．写成2SO (g) 2SO (g)＋O(g)，ΔH变为原来 相反数，K变为原来的倒数
3 2 2
考点四：化学平衡的有关计算
例4．（2023·湖北宜昌市协作体高二上学期期中）一定温度下，向体积为2 L的恒容密闭容器中
通入CO、H、CHOH，发生反应ⅰ(CO(g)＋2H(g) CHOH(g) ΔH＝a kJ·mol－1)，其中X、Y的物质
2 3 2 3
的量与时间的关系如图所示，反应进行1 min时三种物质的体积分数均相等。
①Y为_______(填化学式)。
②0～1 min时v(CO)为_______mol·L－1·min－1。
③该温度下，该反应的平衡常数K＝_______。
c
考点五：浓度熵考查
例5．（2023·北京丰台区高二上学期期末）一定温度下，反应I(g)＋H(g) 2HI(g)在密闭
2 2
容器中达到平衡时，测得容器内c(I)＝0.11 mmol·L－1、c(H )＝0.11 mmol·L－1、c(HI)＝0.78 mmol·L－1。相
2 2
同温度下，按下列4组初始浓度进行实验，反应逆向进行的是
A B C D
c(I)/m mol·L－1 0.22 0.44 0.11 1.00
2c(H )/m mol·L－1 0.22 0.44 0.44 1.00
2
c(HI)/m mol·L－1 1.56 3.00 1.56 8.00
1．（2023·北京房山区高二上学期期中）某温度下，在恒容密闭容器中发生反应：H (g)＋I (g)
2 2
2HI(g) ΔH＜0，下列情况代表该反应已达平衡的是
A．H 和I 全部转化为HI B．混合气体颜色不再发生变化
2 2
C．H、I、HI三者的浓度相等 D．容器内压强不再发生变化
2 2
2．（2023·河南安阳市高二上学期期中）常温下，向体积可变的密闭容器中加入I(s)和KC O(s)发生
2 2 2 4
反应：I(s)＋KC O(s) 2KI(s)＋2CO(g)，达到平衡时p(CO)＝a kPa，保持温度不变，将体积压缩至
2 2 2 4 2 2
原来的半，达到第二次平衡时，测得p(CO)＝b kPa。下列推断正确的是
2
A．b＝2a B．b＝a C．2b＝a D．b＞a
3．（2022·河南邢台高二上学期第一次月考）已知相同条件下：(1)2H O(g) O(g)＋2H(g) K ；
2 2 2 1
(2)Cl (g)＋H 2HCl(g) K ；(3)2Cl (g)＋2HO(g) 4HCl(g)＋O(g) K ，则K 、K 、K 的关系正确
2 2 2 2 2 2 3 1 2 3
的是
A．K ＝K ＋K 2 B．K ＝ C．K ＝K ·K 2 D．K ＝K －K 2
3 1 2 3 3 1 2 3 1 2
4．（2023·四川雅安市高二上学期期末）汽车尾气处理的反应为2NO(g)＋2CO(g) N(g)＋2CO(g)
2 2
H＝－746 kJ·mol－1。下列说法正确的是
△ A．升高温度可使v 正 增大、v 逆 减小
B．使用高效催化剂可以提高活化分子的百分含量
C．反应达到化学平衡状态时，2v (NO)＝v (N)
正 逆 2
D．CO和CO 的物质的量相等时，反应达到化学平衡状态
2
5．（2023·湖南邵阳市武冈市高二上学期期中）在一定温度下的容积不变的密闭容器中发生反应：
2SO (g)＋O(g) 2SO (g)。下列不能说明反应达到平衡状态的是
2 2 3
A．各物质的浓度不再变化 B．混合物的密度不再变化
C．SO 的体积分数不再变化 D．气体的压强不再变化
2
6．（2023·江苏南通如东县高二上学期月考改编）某温度下气体反应体系达到化学平衡，平衡常数K
＝，下列说法正确的是
A．该反应的化学方程式为2E(g)＋F(g) A(g)＋2B(g)B．降低温度，正反应速率增大
C．该温度时，v(F)＝v(A)则反应达到平衡状态
D．增大c(A)、c(B)，K增大
7．（2023·贵州遵义市高二上学期期中）Bodensteins研究表明，反应2HI(g) H(g)＋I(g)在温度为
2 2
T ℃时，体积为1 L的密闭容器中，气体混合物中HI的物质的量分数)φ(HI)与反应时间t的关系如表所示：
起始物质 t/min 0 20 40 60 80 100
1 mol HI φ(HI)/% 100 91 84 81 80 80
该反应的正反应速率v ＝k c2(HI)，逆反应速率v ＝k c(H )·c(I)，k 、k 为速率常数，则的值为
正 正 逆 逆 2 2 正 逆
A． B．64 C． D．8
8．（2023·湖南怀化高二上学期期中节选）合成气(主要成分为CO、H 及少量CO、HO)在工业上有
2 2
广泛用途。
合成甲醇的主要反应为：CO(g)＋2H(g) CHOH(g) ΔH＜0。将CO与H 混合气体充入密闭容器
2 3 2
中，投料比＝，测得平衡时混合气体中CHOH的物质的量分数[φ(CHOHK)]与温度(T)、压强(p)之间的关
3 3
系如图所示。
①T、p 时，CO的转化率为_______(保留3位有效数字)﹔压强平衡常数K ＝___________(用平衡分
1 1 p
压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数，用含p 的代数式表示)。在该条件下，若CO、H、
1 2
CHOH气体的起始物质的量之比为2∶1∶2，则反应开始时v(CO) ______v(CO) 。
3 正 逆
②恒温恒容条件下，下列叙述不能说明反应达到化学平衡状态的是_______。
A．CO、H 的物质的量浓度不再随时间的变化而变化
2
B．混合气体的平均摩尔质量不再随时间的变化而变化
C．混合气体的密度不再随时间的变化而变化
D．若将容器改为绝热恒容容器时，平衡常数K不随时间变化而变化1．（2023·北京昌平区高二上学期期末）一定温度下的密闭容器中，发生可逆反应H(g)＋I(g)
2 2
2HI(g)，下列情况不能说明该反应达到平衡状态的是
A．H、I、HI的浓度不再改变
2 2
B．浓度商等于化学平衡常数
C．单位时间内生成n mol H，同时生成2n mol HI
2
D．容器的总压强不再变化
2．（2023·北京顺义区高二上学期期末）一定温度下，在定容密闭容器中发生反应：CO(g)＋HO(g)
2
CO(g)＋H(g)。下列能证明反应达到化学平衡状态的是
2 2
A．体系压强不再变化
B．CO的浓度不再变化
C．容器内气体总质量不再变化
D．生成的CO 与消耗的CO物质的量比为1∶1
2
3．（2023·北京丰台区高二上学期期中）在一定温度下的恒容密闭容器中发生反应：2SO (g)＋O(g)
2 2
2SO (g)，下列证据能说明反应一定达到化学平衡状态的是
3
A．单位时间内消耗2n mol SO ，同时生成2n mol SO
2 3
B．体系内物质的总质量保持不变
C．SO 、O、SO 同时在容器中存在
2 2 3
D．Q＝K
4．（2023·云南昆明市寻旬县高二上学期期中改编）在容积不变的密闭容器中发生反应：CO(g)＋
HO(g) CO(g)＋H(g) ΔH＜0，830℃时反应的平衡常数是1.0，下列说法正确的是
2 2 2
A．容器内的压强不变时，说明反应达到平衡状态
B．若平衡时移走CO，化学反应速率加快
2
C．830℃时，充入0.1 mol CO和0.3 mol H O保持温度不变，CO平衡转化率为75%
2
D．1 000℃时，K＜1，某时刻CO、H、CO和HO的浓度均为0.05 mol·L－1，此时平衡向正反应方向
2 2 2
移动
5．（2022年山西运城市上学期10月月考）已知：2NO(g)＋2ICl(g) 2NOCl(g)＋I(g) K
2 p1
2NOCl(g) 2NO(g)＋Cl(g) K
2 p2
则反应2ICl(g) I(g)＋Cl(g)的K为
2 2
A．K ＋K B．K ·K C．K －K D．
p1 p2 p1 p2 p1 p2
6．（2023·新疆生产建设兵团部分名校高二上学期期中）T℃下，向某容积为2 L的恒容密闭容器中充
入1 mol N 、3 mol H ，发生反应N(g)＋3H(g) 2NH (g)，反应过程中容器内的总压强随时间的变化如
2 2 2 2 3图所示，下列有关说法正确的是
A．t min时，c(N)∶c(H)∶c(NH )＝1∶3∶2
1 2 2 3
B．0～t min内，v(NH )＝ mol·L－1·min－1
1 3
C．t min时，NH 的体积分数为60%
2 3
D．T℃下的平衡常数K＝
7．（2023·重庆市北碚区高二上学期期末）一定温度下，把5 mol A和5 mol B混合盛入容积为2 L的
密闭容器里，发生如下反应：3A(g)＋B(g) xC(g)＋2D(g)，经10 s反应达平衡，在此10 s内C的平均
反应速率为0.2 mol·L－1·s－1，同时生成2 mol D，下列叙述中不正确的是
A．x＝4
B．该温度下，此反应的平衡常数K＝32
C．反应达到平衡状态时A的转化率为60%
D．反应达到平衡状态时，相同条件下容器内气体的压强与起始时压强之比为6∶5
8．（2023·吉林吉林市高二上学期期中）在一定温度下的密闭容器中，加入1 mol CO和1 mol H O发
2
生反应CO(g)＋HO(g) CO(g)＋H(g)，达到平衡时测得n(H)＝0.5 mol，下列说法不正确的是
2 2 2 2
A．在该温度下，反应的平衡常数K＝1 B．平衡常数与反应温度无关
C．CO的平衡转化率为50% D．平衡时n(HO)＝0.5mol
2
9．（2023·北京房山区高二上学期期中）反应2NO(g)＋2CO(g) N(g)＋2CO(g)可用于汽车尾气净
2 2
化。在恒温恒容密闭容器中加入一定量反应物，获得如下数据：
c(NO) c(CO) c(N) c(CO)
2 2
起始时各物质的物质的量浓度/mol·L－1 0.4 0.4 0 0
平衡时各物质的物质的量浓度/mol·L－1 0.2 x y z
（1）x＝______，y＝_____。
（2）CO的平衡转化率为___________。
（3）该温度下该反应的K的数值为___________。
（4）该温度下，按未知浓度配比进行反应，某时刻测得如下数据：
c(NO) c(CO) c(N) c(CO)
2 2某时刻各物质的物质的量浓度/mol·L－1 0.5 0.5 0.1 0.5
此时反应向___________方向(填“正反应”或者“逆反应”)进行，结合计算说明理由：
_____________________________________________。
10．（2023·江苏扬州邗江区高二上学期期中）甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。已知
制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示。
温度/℃
化学反应 平衡常数
500 800
① 2H(g)＋CO(g) CHOH(g) K 2.5 0.15
2 3 1
② H(g)＋CO(g) HO(g)＋CO(g) K 1.0 2.5
2 2 2 2
③ 3H(g)＋CO(g) CHOH(g)＋HO(g) K
2 2 3 2 3
（1）据反应①与②可推导出K 、K 与K 之间的关系，则K ＝_______(用K 、K 表示)。
1 2 3 3 1 2
（2）500℃时测得反应③在某时刻H(g)、CO(g)、CHOH(g)、HO(g)的浓度相等，且均为
2 2 3 2
0.1 mol·L－1，则此时v ______v (填“①＞”“＝”或“＜”)。
正 逆
（3）某温度下在2 L恒容密闭容器中加入CHOH(g)发生反应2CHOH(g) CHOCH (g)＋
3 3 3 3
HO(g)，测得有关数据如下。
2
反应时间/min 0 1 2 3 4
n(CHOH)/mol 1.02 0.62 0.42 0.32 0.32
3
①反应在2 min内以CHOCH (g)表示的化学反应速率为_________________________。
3 3
②该温度下的反应的平衡常数为_______。
