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专题03 化学平衡常数及相关计算
目录
01 知识脑图·学科框架速建
02 考点精析·知识能力全解
【知能解读01】化学平衡常数及应用
【知能解读02】平衡常数及转化率的计算
03 攻坚指南·高频考点突破
【重难点突破01】化学平衡常数及影响因素
【重难点突破02】平衡常数的应用
【重难点突破03】平衡常数和转化率的计算
【重难点突破03】平衡常数与速率常数的有关计算
04 避坑锦囊·易混易错诊疗
【易混易错01】有关化学平衡常数的易混易错点
05 通法提炼·高频思维拆解
【方法技巧01】压强平衡常数的计算
【方法技巧02】平衡常数的综合计算
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01 化学平衡常数及应用
1．化学平衡常数
(1)概念：在一定_______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_______是一个常数(简称平衡常数)，用符号_______表示。
(2)意义：
K 值大小反映了化学反应进行的程度，当K____105时，可以认为反应进行得较完全；当K____10－5
时，认为反应很难进行。
2．浓度商与化学平衡常数的表达式
(1)浓度商：对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的称为浓度商，常用
2
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Q 表示，即Q＝______________。
(2)化学平衡常数表达式：当在一定温度下达到化学平衡时，K＝______________。
(3)Q 与K 的关系：当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时，表明反应达到限度，即达到化学平
衡状态。
3．化学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化学平衡常数的主要因素。
(2)外因：在化学方程式一定的情况下，K 只受_______影响。
4．平衡常数的应用
(1)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
对于化学反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商Q＝。
Q＜K，反应向_______方向进行；
Q＝K，反应处于_______状态；
Q＞K，反应向_______方向进行。
(3)判断可逆反应的反应热
①升高温度
②降低温度
5．平衡转化率
(1)概念：某一反应的平衡转化率α 等于该物质在反应中的___________（如物质的量、物质的量浓度
等）与该物质___________的比值。
α = ×100%
(2)意义：反应的平衡转化率表示在一定_______和一定_________下反应进行的限度。
【跟踪训练】
1．书写下列化学反应的平衡常数表达式。
(1)Cl2＋H2OHCl＋HClO
(2)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)
(3)CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O
(4)CO＋H2OHCO＋OH－
(5)CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)
2．在一定温度下，已知以下三个反应的平衡常数：
反应①：CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s) K1
反应②：H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H2O(g) K2
反应③：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) K3
K3与K1、K2的关系是K3＝_____________________________。
3．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
3
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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表所示：
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)根据表中信息推导出K1、K2与K3之间的关系，则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，则此时v(正)_____(填“>”“＝”或“<”)v(逆)。
02 平衡常数及转化率的计算
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。
【跟踪训练】
1．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。
(1)若达到平衡后，M 的转化率为60%，列出“三段式”，计算此时N 的平衡浓度是多少？平衡常数
K 是多少？
(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____________。
2．内酯在化工、医药、农林等领域有广泛的应用。内酯可以通过有机羧酸异构化制得。某羧酸A 在
0.2 mol·L－1盐酸中转化为内酯B 的反应可表示为A(aq)B(aq)，忽略反应前后溶液体积变化。一定温度
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下，当A 的起始浓度为a mol·L－1时，A 的转化率随时间的变化如下表所示：
t/min
0
21
36
50
65
80
100
∞
A 的转化率/%
0
13.3
20.0
27.8
33.3
40.0
45.0
75.0
(1)反应进行到100 min 时，B 的浓度为________ mol·L－1。
(2)v 正(t＝50 min)________(填“>”“<”或“＝”)v 逆(t＝∞ min)。
(3)增加A 的起始浓度，A 在t＝∞ min 时转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)该温度下，平衡常数K＝________；在相同条件下，若反应开始时只加入B，B 的起始浓度也为a
mol·L－1，平衡时B 的转化率为________。
(5)研究发现，其他条件不变时，减小盐酸的浓度，反应速率减慢，但平衡时B 的含量不变，原因是
_________________________________________________________________。
01 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。
【跟踪训练】
1．对于反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH>0，下列有关说法正确的是( )
A．平衡常数表达式为K＝
B．恒温条件下压缩容器的体积，平衡不移动，平衡常数K 不发生变化
C．升高体系温度，平衡常数K 减小
D．恒温恒压条件下，通入氦气，平衡正向移动，平衡常数K 不发生变化
2．O3是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产
生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下：
反应① O3O2＋[O] ΔH>0 平衡常数为K1；
反应② [O]＋O32O2 ΔH<0 平衡常数为K2；
总反应：2O33O2 ΔH<0 平衡常数为K。
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下列叙述正确的是( )
A．降低温度，总反应K 减小
B．K＝K1＋K2
C．适当升温，可提高消毒效率
D．压强增大，K2减小
02 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。
【跟踪训练】
1．研究发现，液态苯是优质储氢材料：C6H6(l)＋3H2(g)C6H12(l)。一定温度下，在密闭容器中充入
一定量液态苯(足量)和适量氢气，经反应达到平衡后，测得c(H2)＝2 mol·L－1。保持温度不变，将体积压缩
至原来的一半，达到新平衡时c(H2)为( )
A．1 mol·L－1 B．2 mol·L－1
C．3 mol·L－1
D．4 mol·L－1
2．在300 mL 的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO 气体，一定条件下发生反应：Ni(s)＋
4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如下表所示。下列说法不正确的是( )
温度/℃
25
80
230
平衡常数
5×104
2
1.9×10－5
A．上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应
B．25 ℃时，反应Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为2×10－5
C．80 ℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO 的浓度均为0.5 mol·L－1，则此时v 正>v 逆
D．80 ℃达到平衡时，测得n(CO)＝0.3 mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L－1
3．已知反应：FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g) ΔH>0。
(1)此反应的平衡常数表达式为K＝________。
(2)温度降低，则K________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)已知1 100 ℃时，K＝0.263。若1 100 ℃时测得c(CO2)＝0.025 mol·L－1，c(CO)＝0.01 mol·L－1，此时
该反应________(填“处于”或“不处于”)化学平衡状态，化学反应速率：正反应速率______(填“>”
“<”或“＝”)逆反应速率。
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03 平衡常数和转化率的计算
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。
【跟踪训练】
1．聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。
在某温度、100 kPa 下，向反应器中充入1 mol 气态乙苯发生反应C6H5C2H5(g)C6H5CH==CH2(g)＋
H2(g)，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75%，需要向反应器中充入________mol 水蒸气作
为稀释气(计算时忽略副反应)。
2．已知：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH
(1)经测定不同温度下该反应的平衡常数如下：
温度/℃
250
300
350
K
2.041
0.270
0.012
该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)250 ℃时，某时刻测得该反应的反应物与生成物浓度为c(CO)＝0.4 mol·L－1、c(H2)＝0.4 mol·L－1、
c(CH3OH)＝0.8 mol·L－1，则此时v 正______(填“>”“＝”或“<”)v 逆。
(3)某温度下，在体积固定的2 L 密闭容器中将1 mol CO 和2 mol H2混合，使反应达到平衡，实验测得
平衡时与起始时的气体压强比值为0.7，则该反应的平衡常数为________(结果保留1 位小数)。
04 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＝。
【跟踪训练】
1．温度为T1，在三个容积均为1 L 的恒容密闭容器中仅发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)
ΔH＝＋206.3 kJ·mol －1，该反应中，正反应速率为v 正＝k 正·c(CH4)·c(H2O)，逆反应速率为v 逆＝k
逆·c(CO)·c3(H2)，k 正、k 逆为速率常数，受温度影响。
已知T1时，k 正＝k 逆，则该温度下，平衡常数K1＝________；当温度改变为T2时，若k 正＝1.5k 逆，则
T2________(填“>”“＝”或“<”)T1。
2．利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO 的主要反应如下：
4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(l) ΔH＜0
已知该反应速率v 正＝k 正·c4(NH3)·c6 (NO)，v 逆＝k 逆·cx(N2)·cy(H2O) (k 正、k 逆分别是正、逆反应速率常
数)，该反应的平衡常数K＝，则x＝________，y＝________。
3．乙烯气相直接水合法过程中会发生乙醇的异构化反应：C2H5OH(g)CH3OCH3(g) ΔH＝＋50.7
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kJ·mol－1，该反应的速率方程可表示为v 正＝k 正·c(C2H5OH)和v 逆＝k 逆·c(CH3OCH3)，k 正和k 逆只与温度有
关。该反应的活化能Ea(正)________(填“>”“＝”或“<”)Ea(逆)，已知：T ℃时，k 正＝0.006 s－1，k 逆＝
0.002 s－1，该温度下向某恒容密闭容器中充入1.5 mol 乙醇和4 mol 甲醚，此时反应________(填“正向”或
“逆向”)进行。
01 有关化学平衡常数易混易错点
(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。
【跟踪训练】
易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度。( )
(2)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大。( )
(3)对某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大。( )
(4)一个可逆反应的正反应K 正与逆反应K 逆相等。( )
(5)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动。( )
(6)平衡常数改变，化学平衡一定移动；化学平衡发生移动，平衡常数一定改变。( )
(7)K 值随温度升高而增大，说明正反应吸热。( )
(8)平衡常数表达式中，物质的浓度可以是任一时刻的浓度。( )
(9)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数。( )
01 压强平衡常数的计算
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
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的量分数)。
第四步：代入平衡常数表达式，计算Kp。
【跟踪训练】
1．在一刚性密闭容器中，CH4和CO2的分压分别为20 kPa、25 kPa，加入Ni/α-Al2O3催化剂并加热至
1 123 K 使其发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)。达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8 倍，
则该反应的平衡常数的计算式为Kp＝________ kPa2(用各物质的分压代替物质的量浓度计算)。
2．乙烷在一定条件下可脱氢制得乙烯：C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g) ΔH＞0。
(1)提高乙烷平衡转化率的措施有_____________________、_________________。
(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，发生上述反应
乙烷的平衡转化率为20%。平衡时体系的压强为________kPa，该反应的平衡常数Kp＝________kPa (用平
衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
3．已知：N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0。298 K 时，将一定量N2O4气体充入恒容的密闭容器中发生反应
t1 时刻反应达到平衡，混合气体平衡总压强为p，N2O4 气体的平衡转化率为25%，则NO2 的分压为
________(分压＝总压×物质的量分数)，反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数Kx＝________[对于气相反应，
用某组分B 的物质的量分数x(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作Kx]。
4．设K 为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气
体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0＝100 kPa)。在某温度下，原料组成n(CO)∶n(NO)＝
1∶1，发生反应：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)，初始总压为100 kPa 的恒容密闭容器中进行上述反
应，体系达到平衡时N2的分压为20 kPa，则该反应的相对压力平衡常数K＝________。
02 平衡常数的综合计算
(1)“三段式”法的计算模式
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。
(2)“原子守恒法”计算平衡常数
原子守恒法解题的基本思路
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【跟踪训练】
1．（2025·安徽卷）恒温恒压密闭容器中，
时加入
，各组分物质的量分数x 随反应时间t 变
化的曲线如图(反应速率
，k 为反应速率常数)。
下列说法错误的是( )
A．该条件下
B．
时间段，生成M 和N 的平均反应速率相等
C．若加入催化剂，
增大，
不变，则
和
均变大
D．若
和
均为放热反应，升高温度则
变大
2．氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。
工业上常用甲烷、水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。
Ⅰ.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
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Ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
恒温恒压条件下，1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g)反应达平衡时，CH4(g)的转化率为a，CO2(g)的物质
的量为b mol，则反应Ⅰ的平衡常数Kx=
(写出含有a、b 的计算式；对于反应mA(g)
+nB(g) pC(g)+qD(g)，Kx= x
p(C )· x
q( D)
x
m( A)· x
n(B)
，x 为物质的量分数)。其他条件不变，H2O(g)起始量增加
到5 mol，达平衡时，a=0.90，b=0.65，平衡体系中H2(g)的物质的量分数为 (结果保留两位
有效数字)。
3．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)。
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