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专题46 化学平衡常数及计算
考点
十年考情（2015-2024）
命题趋势
考点1 化学平
衡的理解及应
用
2020·海南卷、2020•北京卷、2017•天津
卷、2017•江苏卷、2015·天津卷、2015·
重庆卷
化学平衡的思想和勒夏特列原理在其他平
衡体系中的应用是高考命题的趋势。预计
高考中将重点考查化学平衡常数及转化率
的计算，化工生产中适宜温度、压强及酸
碱度的选择。复习备考时，应特别关注：
化学平衡常数及转化率的计算，化学平衡
图像的分析；化学平衡的思想和勒夏特列
原理在其他平衡体系中的应用等。
考点2 化学平
衡常数的计算
2023•全国乙卷、2019•新课标Ⅲ卷、
2019• 天津卷、2018•新课标Ⅲ卷、2017•
新课标Ⅰ卷
考点1 化学平衡常数的理解及应用
1．(2020·海南卷，6)NO 与CO 是燃油汽车尾气中的两种有害气体，常温常压下它们之间的反应：
CO(g)+NO(g)=CO2(g)+1
2N2(g) ΔH=-374.3 kJ·mol-1 K=2.5×1060，反应速率较小。有关该反应的说法正确的
是( )
A．K 很大，NO 与CO 在排入大气之前就已反应完全
B．增大压强，平衡将向右移动，K>2.5×1060
C．升高温度，既增大反应速率又增大K
D．选用适宜催化剂可达到尾气排放标准
【答案】D
【解析】平衡常数远大于105，说明该反应进行的程度大，但是由于NO 与CO 反应速率较小，在排入
大气之前没有反应完全，故A 错误；平衡常数只与温度有关，增大压强，K 不变，故B 错误；CO(g)
+NO(g)=CO2(g)+1
2N2(g)正反应放热，升高温度，反应速率增大，平衡逆向移动，K 减小，故C 错误；选用
适宜催化剂可增大反应速率，使燃油汽车尾气得到净化，达到尾气排放标准，故D 正确。
2．(2020•北京卷，10)一定温度下，反应I2(g)+H2(g)⇌2Hl(g)在密闭容器中达到平衡时，测得
c(I2)=0.11mmol•L-1，c(HI)=0.78mmol•L-1。相同度温下，按下列4 组初始浓度进行实验，反应逆向进行的是
(注：1mmol•L-1=10-3mol•L-1) ( )
1
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A
B
C
D
c(I2)/mmol•L-1
1.00
0.22
0.44
0.11
c(H2)/mmol•L-1
1.00
0.22
0.44
0.44
c(HI)/mmol•L-1
1.00
1.56
4.00
1.56
【答案】C
【解析】题目中缺少c(H2)，则无法计算K，则不能通过Qc与K 的关系判断平衡的移动方向，但可比
较4 个选项中Qc的大小关系，Qc越大，则可能逆向移动。Qc(A)=
1.00
2(mol / L)
2
1.00mol / L×1.00mol / L
=1，Qc(B)=
1.56
2(mol/ L)
2
0.22mol/ L×0.22mol/ L
=50.28，Qc(C)=
4.00
2(mol/ L)
2
0.44 mol/ L×0.44 mol/ L
=82.64，Qc(D)=
1.56
2(mol / L)
2
0.44 mol / L×0.11mol / L
=50.28，Qc(C)的值最大，答案为C。
3．(2017•天津卷，6)常压下羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)+4CO(g)
Ni(CO)4(g)。230℃时，该
反应的平衡常数K=2×10−5。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2℃，固体杂质不参与反应。
第一阶段：将粗镍与CO 反应转化成气态Ni(CO)4；
第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230℃制得高纯镍。
下列判断正确的是( )
A．增加c(CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大
B．第一阶段，在30℃和50℃两者之间选择反应温度，选50℃
C．第二阶段，Ni(CO)4分解率较低
D．该反应达到平衡时，v 生成[Ni(CO)4]=4v 生成(CO)
【答案】B
【解析】A 项，平衡常数只与温度有关，与浓度无关，A 错误；B 项，50 时，Ni(CO)4以气态存在，有
利于分离，从而促使平衡正向移动，B 正确；C 项，230 时，Ni(CO)4分解的平衡常数为5×106，可知分解率
较高，C 错误；D 项，平衡时，4v 生成[Ni(CO)4]= v 生成(CO)，D 错误。故选B。
4．(2017•江苏卷，15)温度为T1 时，在三个容积均为1 L 的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g)
2NO(g)+O2 (g) (正反应吸热)。实验测得：v 正= v(NO2)消耗=k 正c2(NO2)，v 逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k 逆
c2(NO)·c(O2)，k 正、k 逆为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是( )
A．达平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶5
2
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B．达平衡时，容器Ⅱ中
比容器Ⅰ中的大
C．达平衡时，容器Ⅲ中NO 的体积分数小于50%
D．当温度改变为T2时，若k 正=k 逆，则 T2> T1
【答案】CD
【解析】由容器I 中反应2NO2
2NO+O2
起始量(mol/L) 0.6 0 0
变化量(mol/L) 0.4 0.4 0.2
平衡量(mol/L) 0.2 0.4 0.2
可以求出平衡常数K=
，平衡时气体的总物质的量为0.8 mol，其中NO 占0.4 mol，所以
NO 的体积分数为50%，
。在平衡状态下，v 正=v(NO2)消耗=v 逆=v(NO)消耗，所以k 正c2(NO2)=k 逆
c2(NO)•c(O2)，进一步求出
。A．显然容器II 的起始投料与容器I 的平衡量相比，增大了反应
物浓度，平衡将向逆反应方向移动，所以容器II 在平衡时气体的总物质的量一定小于1 mol，故两容器的
压强之比一定大于4：5，A 错误；B．若容器II 在某时刻，
，则：
由反应 2NO2
2NO + O2
起始量(mol/L) 0.3 0.5 0.2
变化量(mol/L) 2x 2x x
平衡量(mol/L) 0.3−2x 0.5+2x 0.2+x
因为，
，解之得x=
，求出此时浓度商Qc=
>K，所以容器II
达平衡时，
一定小于1，B 错误；C．若容器III 在某时刻，NO 的体积分数为50%，则：
由反应 2NO2
2NO + O2
起始量(mol/L) 0 0.5 0.35
变化量(mol/L) 2x 2x x
平衡量(mol/L) 2x 0.5−2x 0.35−x
由0.5−2x=2x+0.35−x，解之得，x=0.05，求出此时浓度商Qc=
>
，说明此时反应未达
3
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平衡，反应继续向逆反应方向进行，NO 进一步减少，所以C 正确；D．温度为T2时，
>0.8，
因为正反应是吸热反应，升高温度后化学平衡常数变大，所以T2>T1，D 正确。
5．(2015·天津卷，6)某温度下，在2 L 的密闭容器中，加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应：X(g)
+mY(g)
3Z(g) 平衡时，X、Y、Z 的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol
Z(g)，再次达到平衡后，X、Y、Z 的体积分数不变。下列叙述不正确的是( )
A．m=2
B．两次平衡的平衡常数相同
C．X 与Y 的平衡转化率之比为1∶1
D．第二次平衡时，Z 的浓度为0.4 mol·L-1
【答案】D
【解析】在此平衡体系中加入1 mol Z(g)，在合并瞬间X、Y、Z 的体积分数不变，但单位体积内体系
分子总数增多，依据勒夏特列原理，平衡应向使单位体积内分子总数减小的方向移动，但再次达到平衡后，
X、Y、Z 的体积分数不变，则说明m+1=3，故m=2，A 项正确；同一化学反应的平衡常数只与温度有关，
两次平衡温度不变，平衡常数不变，B 项正确；m=2，则起始量X 与Y 物质的量之比为1∶2，则反应过程
中由方程式可知反应的X 与Y 物质的量之比为1∶2，故X 与Y 的平衡转化率之比为1∶1，C 项正确；
m=2，则该反应为反应前后气体总量不变的反应，故第二次平衡时Z 的物质的量为(3+1)×10%=0.4(mol)，
故Z 的浓度为0.4 mol÷2 L=0.2 mol·L-1，故D 项错误。
6．(2015·重庆卷，7)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒
容密闭容器中，将CO 和H2S 混合加热并达到下列平衡：CO(g)+H2S(g)
COS(g)+H2(g) K=0.1，反应
前CO 物质的量为10 mol，平衡后CO 物质的量为8 mol，下列说法正确的是( )
A．升高温度，H2S 浓度增加，表明该反应是吸热反应
B．通入CO 后，正反应速率逐渐增大
C．反应前H2S 物质的量为7 mol
D．CO 的平衡转化率为80%
【答案】C
【解析】A．升高温度，H2S 浓度增加，说明平衡逆向移动，则该反应是放热反应，错误；B．通入CO
后，正反应速率瞬间增大，又逐渐减小，错误；
C．根据 CO(g)+H2S(g)
COS(g)+H2(g) K=0.1
起始物质的量/mol 10 n
0 0
变化物质的量/mol 2
2
2
2
平衡物质的量/mol 8
n-2
2
2
设该容器的体积为V，根据K=0.1，列关系式得(2×2)÷[8×(n-2)]=0.1，解得n=7，正确；D．根据上述数
据CO 的平衡转化率为2 mol÷10 mol×100%=20%，错误。
考点2 化学平衡常数的计算
4
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1．(2023•全国乙卷，28 节选)硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，
制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题：
(3)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：2FeSO4(s)
Fe2O3(s)+SO2(g) +SO3(g)
(Ⅰ)。平衡时
的关系如下图所示。
时，该反应的平衡总压P 总=_______ kPa、平衡常数
KP(Ⅰ)=_______（kPa）
2。KP(Ⅰ)随反应温度升高而_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3(g)
2SO2(g) +O2(g) (Ⅱ)，平衡时
_______(用
表示)。在
时，
，则
_______ kPa，KP(Ⅱ)=_______ kPa
(列出计算式)。
【答案】(3) 3 2.25 增大
(4)
46.26
【解析】（3）将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：2FeSO4(s)
Fe2O3(s)
+SO2(g) +SO3(g) (Ⅰ)。由平衡时
的关系图可知，660K 时，
，则
，因此，该
反应的平衡总压
3 kPa、平衡常数
。由图中信息可知，
随着温
度升高而增大，因此，KP(Ⅰ)随反应温度升高而增大。（4）提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3(g)
2SO2(g) +O2(g) (Ⅱ)，在同温同压下，不同气体的物质的量之比等于其分压之比，由于仅发生反应(Ⅰ)
时
，则
，因此，平衡时
。在929K 时，
，则
、
，联立方程组消去
，可得
，代入相关数据可求出
46.26 kPa，则
，
。
2．(2019•新课标Ⅲ卷，28 节选)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量
也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：
5
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(1)Deacon 发明的直接氧化法为：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比
c(HCl) ∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1 时HCl 平衡转化率随温度变化的关系：
可知反应平衡常数K(300℃)____________K(400℃)(填“大于”或“小于”)。设HCl 初始浓度为c0，
根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1 的数据计算K(400℃)=____________(列出计算式)。按化学计量比进料
可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分
别是____________。
【答案】(1)大于
O2和Cl2分离能耗较高、HCl 转化率较低
【解析】(1) 根据反应方程式知，HCl 平衡转化率越大，平衡常数K 越大，结合图像知
K(300℃)>K(400℃)；
由图像知，400℃时，HCl 平衡转化率为84%，用三段式法对数据进行处理得：
起始(浓度) c0 c0 0 0
变化(浓度) 0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0
平衡(浓度)(1-0.84)c0 (1-0.21)c0 0.42c0 0.42c0
则K=
；根据题干信息知，进料浓度比过低，氧气大量剩余，导致分离产物氯气
和氧气的能耗较高；进料浓度比过高，HCl 不能充分反应，导致HCl 转化率较低。
3．(2019• 天津卷，7 节选)氮、磷、砷
、锑
、铋
、镆
为元素周期表中原子序数依
次增大的同族元素。回答下列问题：
(5)在1L 真空密闭容器中加入a mol PH4I 固体，℃时发生如下反应：
PH4I(s)
PH3(g)+HI(g) ①
4 PH3(g)
P4(g)+ 6H2(g) ②
2HI(g)
H2(g)+I2(g) ③
达平衡时，体系中
，
，
，则℃时反应①的平衡常数
值
为______(用字母表示)。
6
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【答案】 (5)
【解析】(5)由PH4I(s)
PH3(g)+HI(g)可知，amolPH4I 分解生成物质的量的PH3 和HI，由2HI(g)
H2(g)+I2(g)可知HI 分解生成c(H2)= c(I2)=cmol/L，PH4I 分解生成c(HI)为(2c+b)mol/L，则4 PH3(g)
P4(g)+ 6H2(g) 可知PH3 分解生成c(H2)=(d—c)mol/L ，则体系中c(PH3) 为[(2c+b)—(d—c)] mol/L=
，故反应PH4I(s)
PH3(g)+HI(g)的平衡常数K=c(PH3)c(HI)=
。
4．(2018•新课标Ⅲ卷，28 节选)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：
(3)对于反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K 和343
K 时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。
①343 K 时反应的平衡转化率α=_________%。平衡常数K343 K=__________(保留2 位小数)。
②在343 K 下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是___________；要缩短反应达到平衡的时间，
可采取的措施有____________、___________。
③比较A 项，b 处反应速率大小：va________vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v=v 正−v 逆
=
−
，k 正、k 逆分别为正、逆向反应速率常数，x 为物质的量分数，计算a 处
=__________(保留1 位小数)。
【答案】(3)①22 0.02
②及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强(浓度) ③大于 1.3
【解析】(3)①由图示，温度越高反应越快，达到平衡用得时间就越少，所以曲线a 代表343K 的反应。
从图中读出，平衡以后反应转化率为22%。设初始加入的三氯氢硅的浓度为1mol/L，得到：
2SiHCl3
SiH2Cl2 + SiCl4
起始： 1 0 0
反应： 0.22 0.11 0.11 (转化率为22%)
平衡： 0.78 0.11 0.11
所以平衡常数K=0.112÷0.782=0.02。②温度不变，提高三氯氢硅转化率的方法可以是将产物从体系分离
(两边物质的量相等，压强不影响平衡)。缩短达到平衡的时间，就是加快反应速率，所以可以采取的措施
是增大压强(增大反应物浓度)、加入更高效的催化剂(改进催化剂)。③A 项，b 两点的转化率相等，可以认
为各物质的浓度对应相等，而a 点的温度更高，所以速率更快，即Va＞Vb。当反应达平衡时
，
7
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＝
，所以
=K，所以
0.02。a 点时，
转化率为20%，所以计算出：
2SiHCl3
SiH2Cl2 + SiCl4
起始： 1 0 0
反应： 0.2 0.1 0.1 (转化率为20%)
平衡： 0.8 0.1 0.1
所以
=0.8；
=
=0.1；所以
。
5．(2017•新课标Ⅰ卷，28)近期发现，H2S 是继NO、CO 之后的第三个生命体系气体信号分子，它具
有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：
(3)H2S 与CO2在高温下发生反应：H2S(g)+CO2(g)
COS(g) +H2O(g)。在610 K 时，将0.10 mol CO2
与0.40 mol H2S 充入2.5 L 的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。
①H2S 的平衡转化率
=_______%，反应平衡常数K=________。
②在620 K 重复试验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S 的转化率
_____
，该反应的
H_____0。(填“>”“<”或“=”)
③向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S 转化率增大的是________(填标号)
A．H2S B．CO2 C．COS D．N2
【答案】(3)①2.5
2.8×10–3
②> >
③B
【解析】(3)① H2S(g) + CO2(g)
COS(g)+ H2O(g)
开始 0.40mol 0.10mol 0 0
反应 x x x x
平衡 (0.40–x)mol (0.10–x)mol x x
，解得x=0.01mol ，所以H2S 的转化率是
；由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，所以在该条件下反应达到
平衡时化学平衡常数
；
②根据题目提供的数据可知温度由610K 升高到620K 时，化学反应达到平衡，水的物质的量分数由0.02 变
为0.03，所以H2S 的转化率增大。α2>α1；根据题意可知：升高温度，化学平衡向正反应方向移动，根据平
衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，所以该反应的正反应为吸热反应，故△H>0；
③A．增大H2S 的浓度，平衡正向移动，但加入量远远大于平衡移动转化消耗量，所以H2S 转化率降低，
A 错误；B．增大CO2的浓度，平衡正向移动，使更多的H2S 反应，所以H2S 转化率增大，B 正确；C．
8
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COS 是生成物，增大生成物的浓度，平衡逆向移动，H2S 转化率降低，C 错误；D．N2是与反应体系无关
的气体，充入N2，不能使化学平衡发生移动，所以对H2S 转化率无影响，D 错误。故选B。
9
