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1．概念
在一定温度下，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比值是一个常
数，用符号K 表示。
2．表达式
对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，
K＝(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。
3．意义及影响因素
(1)K 值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。
(2)K 只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。
(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
4．应用
(1)判断可逆反应进行的程度。
(2)利用化学平衡常数，判断反应是否达到平衡或向何方向进行。
对于化学反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商：Qc＝。
第26 讲 化学平衡常数及转化率
考点导航
考点一 化学平衡常数
重难点辨析
1
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Q＜K，反应向正反应方向进行；
Q＝K，反应处于平衡状态；
Q＞K，反应向逆反应方向进行。
(3)利用K 可判断反应的热效应：若升高温度，K 值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K 值减小，
则正反应为放热反应。
1.使用化学平衡常数应注意的问题
(1)化学平衡常数K 值的大小是可逆反应进行程度的标志，它能够表示可逆反应进行的程度。一个反应的K
值越大，表明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物的转化率也越大。可以说，化学平衡
常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。
(2)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。
(3)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，其浓度可看作“1”，而不计入平衡常数表达式中。如H2O(l)
的浓度，固体物质的浓度均不写，但水蒸气浓度要写。
(4)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变，正、逆反应的平衡常
数互为倒数；若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。
2.平衡常数表达式书写的注意事项
(1)不要把反应体系中纯固体、纯液体以及水溶液中水的浓度列入平衡常数的表达式中。
(2)非水溶液中发生的反应,若有水参加或生成,则此时水的浓度不可视为常数,应列入平衡常数的表达式中。
(3)若进行的反应为离子反应时,书写其化学平衡常数时应先改写成离子反应再进行书写。如Cl2+H2O
H+
+Cl-+HClO 的化学平衡常数为K=[ H
+][C l
-][ HClO]
[C l2]
。
(4)同一化学反应,化学方程式写法不同,其平衡常数表达式及数值亦不同。如:
N2O4(g)
2NO2(g) K=[ N O2]
2
[ N 2O4]
1
2N2O4(g)
NO2(g) K'=
[ N O2]
[ N 2O4]
1
2
=√K
2NO2(g)
N2O4(g) K″=
[ N 2O4]
[ N O2]
2 = 1
K
(5)有气体参与的反应,用平衡分压(总压乘以各自的物质的量分数)表示平衡常数。
如对于反应2A(g)+B(s)
C(g), 若达到平衡时,n(A)=n1,n(C)=n2, 密闭体系的压强为p, 则K=
规律·方法·技巧·点拔
2
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p·
n2
n1+n2
( p·
n1
n1+n2
)
2
= n2(n1+n2)
pn1
2
。
考向1 平衡常数的含义
【典例1】（2023·江苏·高三统考专题练习）
在催化剂条件下可被
还原为无害物质，反应为：
。下列说法正确的是
A．上述反应
B．上述反应平衡常数
C．上述反应中生成
，转移电子的数目为
D．上述反应中，充入水蒸气增大压强可以提高
平衡转化率
【答案】B
【解析】A．由方程式可知，该反应是一个气体分子数减小的反应，即熵减的反应，反应
，故A 错
误；
B．由方程式可知，反应平衡常数
，故B 正确；
C．由方程式可知，生成
时，转移电子的数目为
，故C 错误；
D．充入水蒸气会增大水蒸气浓度，平衡逆向移动，NO 转化率减小，故D 错误；
故答案为：B。
【变式练1】（2022 秋·河南·高三校联考阶段练习）下列说法正确的是
A．煤的干馏和石油的裂解均能得到乙烯
B．锌锰干电池是一次电池，其产生的电能属于一次能源
C．化学平衡常数
值越大，反应物的平衡转化率越大，其反应速率也越快
典型例题剖析
3
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D．硅可作半导体材料，
可用于测定一些文物的年代，自然界中两种元素都以游离态存在
【答案】A
【解析】A．煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，得到的焦炉气中含有氢气、甲烷、乙烯、
CO 等可燃性气体，可用作气体燃料或化工原料；石油裂解是将石油分馏产品在高温或催化剂作用下分解
得到小分子气态烃的过程，可以得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的化工原料，故A 正确；
B．锌锰干电池是一次电池，但其产生的电能是用一次能源加工得到的，属于二次能源，故B 错误；
C．化学平衡常数 K 值越大，只能说明反应向右进行的程度越大，反应物的平衡转化率越大，反应能否发
生和其反应速率均和平衡常数无关，故C 错误；
D．利用硅的半导体性质可作半导体材料，利用 14C 的放射性可用于测定一些文物的年代，自然界中硅元
素全部以化合态存在，碳元素在自然界既有游离态，也有化合态，故D 错误；
故选A。
【变式练2】（2021 秋·广东潮州·高二校考阶段练习）在某一密闭容器中，下列关于可逆反应2NH3(g)
+CO2(g)
CO(NH2)2(s)+H2O(1)的平衡常数表达式书写正确的是
A．K=
B．K=
C．K=
D．K=
【答案】C
【解析】化学平衡常数是生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的
比值，当反应中有固体物质或液体物质参加时，分子间的碰撞只能在固体或液体表面进行，固体或液体的
物质的量浓度对反应速率和平衡没有影响，因此，固体或液体的“浓度”作为常数，在平衡常数表达式中，
不必写出，所以化学方程式2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2(s)+H2O(1) 的平衡常数表达式为K=
，故选C。
考向2 化学平衡常数的应用
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【典例2】（2023 秋·贵州贵阳·高三校联考开学考试）向一恒容密闭容器中加入1mol
和一定量的水
蒸气，发生反应：
，
的平衡转化率按不同投料比x[
]，随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A．
B．此反应为放热反应
C．a、b、c 点对应的平衡常数：
D．反应温度为
，当容器内气体的平均相对分子质量不再变化时，反应达到平衡状态
【答案】D
【解析】A．增大水的投料，平衡正向移动，乙烷转化率增大，所以x 值越小乙烷转化率越大，
，故
A 错误；
B．升高温度，乙烷转化率增大，所以此反应为吸热反应，故B 错误；
C．升高温度，乙烷转化率增大，所以平衡常数
，b、c 点温度相等，所以b、c 点平衡常数相等，
a、b、c 点对应的平衡常数：
，故C 错误；
5
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D．反应前后气体总质量不变、气体物质的量是变量，所以气体的平均相对分子质量是变量，反应温度为
，当容器内气体的平均相对分子质量不再变化时，反应达到平衡状态，故D 正确；
选D。
【变式练3】（2023·江西·江西师大附中校联考模拟预测）已知恒容密闭容器中发生反应：
，平衡体系中气体的平均相对分子质量(M)在不同温度下随压强的变化曲
线如图所示，下列叙述正确的是
A．温度：
B．平衡常数：
C．反应速率：
D．当M 为200.25 时转化率约为33%
【答案】D
【分析】该反应为气体体积增大的吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，气体的物质的量增大，
由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，则气体的平均相对分子质量减小，由图可知，T1条件下
气体的平均相对分子质量大于T2条件下气体的平均相对分子质量，则温度T1大于T2。
【解析】A．由分析可知，反应温度T1大于T2，故A 错误；
B．平衡常数为温度函数，温度不变，平衡常数不变，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向
移动，平衡常数增大，则平衡常数的大小关系为
，故B 错误；
C．温度越高，反应速率越快，压强越大，反应速率越快，由图可知，b 点压强大于a 点，由分析可知，b
点反应温度高于a 点，则b 点反应速率快于b 点，故C 错误；
D．设起始时双聚氯化铝的物质的量为1mol，平衡时氯化铝的物质的量为2amol，由气体的平均相对分子
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质量为200.5 可得：267×(1—a)+133.5×2a=200.5×(1+a)，解得a=
，则双聚氯化铝的转化率为
×100%≈33.3%，故D 正确；
故选D。
【变式练4】（2023·全国·高三专题练习）将
和
通入一密闭容器中，发生反应：
。
的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，下列有关平
衡常数的判断正确的是
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解析】根据图像信息，温度越高，
的转化率越大，平衡正向移动，正反应为吸热反应。平衡常数只
与温度有关，因为正反应吸热反应，温度越高，平衡常数越大，B 点和C 点温度相同，平衡常数相等，A
点温度最低，平衡常数最小，D 点温度最高，平衡常数最大，所以平衡常数
，故选B。
1．（2023·江苏·统考高考真题）金属硫化物(
)催化反应
，既可以
三年真题·两年模拟
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除去天然气中的
，又可以获得
。下列说法正确的是
A．该反应的
B．该反应的平衡常数
C．题图所示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为
中带部分负电荷的S 与催化剂中的M 之间发生作用
D．该反应中每消耗
，转移电子的数目约为
【答案】C
【解析】A．左侧反应物气体计量数之和为3，右侧生成物气体计量数之和为5，
，A 错误；
B．由方程形式知，
，B 错误；
C．由题图知，经过步骤Ⅰ后，
中带部分负电荷的S 与催化剂中的M 之间形成了作用力，C 正确；
D．由方程式知，消耗
同时生成
，转移
，数目为
，D 错误；
故选C。
2．（2022·海南·统考高考真题）某温度下，反应CH2=CH2(g)+H2O(g)
CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平
衡，下列说法正确的是
A．增大压强，
，平衡常数增大
B．加入催化剂，平衡时
的浓度增大
C．恒容下，充入一定量的
，平衡向正反应方向移动
D．恒容下，充入一定量的
，
的平衡转化率增大
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【答案】C
【解析】A．该反应是一个气体分子数减少的反应，增大压强可以加快化学反应速率，正反应速率增大的
幅度大于逆反应的，故v 正> v 逆，平衡向正反应方向移动，但是因为温度不变，故平衡常数不变，A 不正
确；
B．催化剂不影响化学平衡状态，因此，加入催化剂不影响平衡时CH3CH2OH(g)的浓度，B 不正确；
C．恒容下，充入一定量的H2O(g)，H2O(g)的浓度增大，平衡向正反应方向移动，C 正确；
D．恒容下，充入一定量的CH2=CH2 (g)，平衡向正反应方向移动，但是CH2=CH2 (g)的平衡转化率减小，
D 不正确；
综上所述，本题选C。
3．（2021·江苏·高考真题）N2是合成氨工业的重要原料，NH3不仅可制造化肥，还能通过催化氧化生产
HNO3；HNO3能溶解Cu、Ag 等金属，也能与许多有机化合物发生反应；在高温或放电条件下，N2与O2反
应生成NO，NO 进一步氧化生成NO2。2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH=-116.4kJ·mol-1。大气中过量的NOx和
水体中过量的NH 、NO 均是污染物。通过催化还原的方法，可将烟气和机动车尾气中的NO 转化为
N2，也可将水体中的NO3
-转化为N2。对于反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)，下列说法正确的是
A．该反应的ΔH<0，ΔS<0
B．反应的平衡常数可表示为K=
C．使用高效催化剂能降低反应的焓变
D．其他条件相同，增大
，NO 的转化率下降
【答案】A
【解析】A．2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH=-116.4kJ·mol-1，反应气体物质的量减少，ΔS<0，故A 正确；
B．2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)反应的平衡常数可表示为K=
，故B 错误；
C．使用高效催化剂，反应的焓变不变，故C 错误；
D．其他条件相同，增大
，NO 的转化率增大，故D 错误；
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选A。
4．（2021·海南·统考高考真题）制备水煤气的反应
，下列说法正
确的是
A．该反应
B．升高温度，反应速率增大
C．恒温下，增大总压，H2O(g)的平衡转化率不变
D．恒温恒压下，加入催化剂，平衡常数增大
【答案】B
【解析】A．该反应的正反应是气体体积增大的反应，所以△S＞0，A 错误；
B．升高温度，物质的内能增加，分子运动速率加快，有效碰撞次数增加，因此化学反应速率增大，B 正
确；
C．恒温下，增大总压，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，使H2O(g)的平衡转化率减小，C 错
误；
D．恒温恒压下，加入催化剂，化学平衡不移动，因此化学平衡常数不变，D 错误；
故合理选项是B。
5．（2023 秋·湖南长沙·高三长郡中学校考开学考试）工业上，常用氨气脱硝。向恒容密闭容器中充人NO2
和NH3，发生反应为8NH3(g) +6NO2(g)
7N2(g)+ 12H2O(g) ΔH，测得 NO2平衡转化率与温度投料比x[x=
]的关系如图所示。净反应速率Δv=v 正- v 逆。 下列叙述错误的是
A．ΔH<0
B．净反应速率：a= b<c
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C．平衡常数K：a>b=c
D．投料比：x2>x1
【答案】B
【解析】A．纵坐标从上往下，NO2的平衡转化率逐渐减小，其余条件相同，升高温度，平衡转化率减小，
正反应是放热反应ΔH<0，A 正确；
B．a、b、c 都是平衡点，正逆反应速率相等，净反应速率等于0，即a、b、c 的净反应速率相等，B 错误；
C．平衡常数只与温度有关，a 点对应温度较低，K 较大，b、c 点对应温度相等，K 也相等，C 正确；
D．NH3、NO2投料比越大，NO2转化率越大，即x2＞x1，D 正确；
故答案为：B。
6．（2023·全国·高三专题练习）用粗硅制备多晶硅，主要发生的反应有：①
；
。下列说法正确的是
A．反应①的
B．反应②的化学平衡常数
C．制备多晶硅的过程中应设法循环使用
和HCl
D．1mol 晶体硅中含有4mol Si—Si 键
【答案】C
【解析】A．由方程式可知，反应①是熵减的反应，反应ΔS＜0，故A 错误；
B．由方程式可知，反应②的化学平衡常数K=
，故B 错误；
C．由方程式可知，反应①的反应物氯化氢是反应②的生成物，反应①的生成物氢气是反应②的反应物，
所以为了提高原料的利用率，制备多晶硅的过程中应设法循环使用氢气和氯化氢，故C 正确；
D．晶体硅中每个硅原子与4 个硅原子形成硅硅键，每个硅硅键为2 个硅原子所共有，则每个硅原子形成
硅硅键的数目为4×
=2，则1mol 晶体硅中含有2mol 硅硅键，故D 错误；
故选C。
考点二 有关化学平衡常数、转化率的计算
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1．一个模式——“三段式”
如mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)，令A、B 起始物质的量浓度分别为a mol·L－1、b mol·L－1，达到
平衡后消耗A 的物质的量浓度为mx mol·L－1。
mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)
c 始/(mol·L－1) a b 0 0
c 转/(mol·L－1) mx nx px qx
c 平/(mol·L－1) a－mx b－nx px qx
K＝。
2．明确三个量的关系
(1)三个量：即起始量、变化量、平衡量。
(2)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各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。
3．掌握四个公式
(1)反应物的转化率＝×100%＝×100%。
(2)生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，
产率越大。
产率＝×100%。
(3)混合物组分的百分含量＝×100%。
(4)某组分的体积分数＝。
Kp含义：在化学平衡体系中，各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。单位与表达
式有关。
计算技巧：
第一步，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；
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，根据分压计算分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)；第四步，根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数
表达式为Kp＝。
重难点辨析
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考向1 平衡常数与转化率的关系
【典例1】（2023 秋·浙江·高三校联考开学考试）某2L 密闭容器中投入NO、O2分别为2mol、1mol，只发
生反应：2NO+O2
2NO2，在不同温度下、相同时间(t min)内NO 的转化率如下表所示。则下列说法正确
的是
温度/℃
5
30
7
0
80
转化率/%
1
0
80
8
0
50
A．该反应是吸热反应
B．若温度为50℃，NO 的转化率>80%，
C．30℃、70℃温度下，t min 时的
生成速率相等
D．80℃温度下，该反应的平衡常数为2
【答案】B
【解析】A．根据表格数据可知，随着温度升高，速率加快，50℃、30℃ t min 未达平衡，70℃、80℃温度
下t min 时反应已经达到平衡，为平衡转化率，平衡转化率随升高温度而减小，根据勒夏特列原理知该反
应为放热反应，A 错误；
A．由选项A 中分析和表格数据可知，50℃时NO 的转化率大于80%，B 正确；
A．30℃、70℃转化率相同，但温度不同，t min 时的NO2生成速率不一定相等，C 错误；
A．80℃温度反应t min 时已建立该条件下的平衡，NO、O2的起始浓度分别为1 mol/L，0.5 mol/L，NO 的
转化率为50%，则NO、O2、NO2的平衡浓度分别为0.5 mol/L、0.25mol/L、0.5mol/L，故
，D 错误；
故答案为：B。
【变式练1】（2023·全国·高三专题练习）在起始温度均为T℃、容积均为10L 的密闭容器A(恒温)、B(绝
热)中均加入
和4molCO，发生反应
。已知：
、
典型例题剖析
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分别是正、逆反应速率常数，
，
，A、B 容器中
的
转化率随时间的变化关系如图所示。下列说法中正确的是
A．Q 点与P 点的平衡常数大小为：
B．
与
浓度比为1 1∶时，标志此反应已达平衡
C．T℃时，
D．用CO 的浓度变化表示曲线N 在0～100s 内的平均速率为
【答案】A
【分析】由图可知，
的转化率在达到平衡时N 比M 高，又∆H<0，绝热时温度升高，
平衡转化率
降低，由图可知，
的转化率在达到平衡时N 比M 高，故M 为B（绝热），N 为A（恒温）。
【解析】A．Q 与P 点平衡时对应的曲线为M 及N，且转化率N>M，故
，A 正确；
B．
与
在任何时刻浓度比均为1 1∶，B 错误；
C．T℃时的
平衡转化率为25%，根据平衡三段式可知，此时c(N2)=c(CO2)=
mol/L=0.025mol/L，
c(N2O)=
mol/L=0.075mol/L，c(CO)=
mol/L=0.375mol/L，故k=
=
=
，故
，C 错误；
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D．在100s 时，曲线N 中
的转化率为10%，用CO 的浓度变化表示曲线N 在0～100s 内的平均速率为
v(CO)=
=
，D 错误。
故答案为：A。
【变式练2】（2023 秋·河北邯郸·高三统考阶段练习）
时，将
气体充入
密闭容器中，发
生反应
的浓度随时间的变化关系如图，已知
的消耗
速率与各自的分压有如下关系：
，已知：
分别为
和
的分压，下列说法正确的是
A．
时，说明该反应达到平衡状态
B．
点：
C．平衡时，
的转化率为
，物质的量分数为
D．该温度下反应的平衡常数
与
间的关系为
【答案】C
【解析】A．四氧化二氮的正反应速率和二氧化氮的正反应速率之比为1：2 不能说明正逆反应速率相等，
无法判断反应是否达到平衡，故A 错误；
B．由图可知，a 点二氧化氮浓度没有达到最大值，是平衡的形成过程，反应的正反应速率大于逆反应速率，
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故B 错误；
C．由图可知，平衡时二氧化氮和四氧化二氮的浓度分别为0.12mol、0.04mol，则四氧化二氮的转化率为
×100%=60%，物质的量分数为
×100%=25%，故C 正确；
D．由方程式可知，反应的平衡常数K=
，由反应达到平衡时，正逆反应速率相等可得：
，整理可得
=
=K，则
，故D 错误；
故选C。
考向2 速率常数与平衡常数的关系
【典例2】（2022 秋·安徽合肥·高三合肥市第八中学校考阶段练习）利用反应
，可减少汽车尾气对大气的污染。该反应的速率方程可表示
为
、
，其中
、
分别为正、逆反应的速率常数(与温
度有关)，
与
的关系如图所示：
下列说法错误的是
A．升高温度，
、
均增大
B．曲线②代表
C．要提高单位时间内有害气体的去除率，可研发低温区的高效催化剂
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D．
℃时，该反应的平衡常数K 为10
【答案】B
【解析】A．升高温度化学反应速率加快，
、
均增大，故A 正确；
B．该反应为放热反应，降低温度，正、逆反应速率减小，
、
也小，平衡正向移动，则
，所
以曲线③代表
，故B 错误；
C．该反应的
、
，易在低温下自发进行，故要提高单位时间内有害气体的去除率，可研发低
温区的高效催化剂，故C 正确；
D．当
时，
，反应达到平衡状态，
，即
，
，
，故D 正确；
故选B。
【变式练3】（2023 秋·河南洛阳·高二宜阳县第一高级中学校考阶段练习）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
容
器
编
号
物质的起始浓度(mol·L-1)
物质的平衡浓度(mol·L-1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.3
0.5
0.2
Ⅲ
0
0.5
0.35
A．设K 为该反应的化学平衡常数，则有K=
B．达平衡时，容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比为20 17
∶
17
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C．容器Ⅱ中起始时平衡正向移动，达到平衡时，容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的小
D．若改变温度为T2，且T2＞T1，则k 正∶k 逆＜0.8
【答案】C
【解析】A．当可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，则有k 正·c2(NO2)=k 逆·c2(NO)·c(O2)，所以
可知化学平衡常数K=
=
，A 错误；
B．容器Ⅰ中反应达到平衡时O2的浓度c(O2)=0.2 mol/L 根据物质反应转化关系可知：平衡时，c(NO)=0.4
mol·L-1，c(NO2)=0.2 mol·L-1，则在T1温度下，该反应的平衡常数K=
=
=0.8；容器Ⅱ
中浓度商Qc=
≈0.56＜0.8，此时反应正向进行，使气体的总物质的量大于1 mol，而容器Ⅲ中反应
向左进行，气体的总物质的量小于0.85 mol，气体物质的量越多，则体系的压强就越大，所以反应达到平
衡时，容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比大于20 17
∶
，B 错误；
C．对于容器Ⅰ中，NO2的起始浓度是c(NO2)=0.6 mol·L-1，平衡浓度c(NO2)=0.2 mol·L-1，所以NO2的平衡
转化率为
=
；假设容器Ⅱ中NO2的转化率也为
，反应正向进行，起始时c(NO2)=0.3
mol·L-1，c(NO)=0.5 mol·L-1，c(O2)=0.2 mol·L-1，则反应消耗NO2的浓度是0.2 mol/L，根据物质反应转化关
系可知平衡时：c(NO2)=0.1 mol·L-1，c(NO)=0.7 mol·L-1，c(O2)=0.3 mol·L-1，则化学平衡常数K=
=
＞0.8，可知容器Ⅱ中反应达到平衡时NO2的转化率小于
，即容器Ⅱ中起始平
衡正向移动，达到平衡时，容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的小，C 正确；
D．因为该反应的正反应是吸热反应，升高温度，化学平衡向吸热的正反应方向移动，导致化学平衡常数
增大，反应温度：T2＞T1，所以T2时平衡常数增大，则k 正∶k 逆＞0.8，D 错误；
故合理选项是C。
【变式练4】（2023·全国·高三专题练习）1，2-二甲基环丙烷的顺反异构体可相互转化：
(顺
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式)
(反式)
，该反应的速率方程为：
(顺)和
(反)，
和
分别为
正、逆反应速率常数。
℃时，加入顺式异构体发生反应，两种异构体的质量分数w 随时间t 的变化如图
所示。下列说法正确的是
A．反应速率：
(正)
(逆)
B．L 点：转化率为50％，Q(浓度商)>K
C．升高温度，
、
增大倍数：
D．
℃时发生反应，测得
，则
【答案】C
【解析】A．M 和N 点反应未达到平衡，则
(正)
(逆)，
(正)
(逆)，反应过程中v(正)不断减小，
则
(正)>
(正)，则
(正)
(逆)，故A 错误；
B．L 点时，顺1，2-二甲基环丙烷和逆1，2-二甲基环丙烷的质量分数相等，由方程式
(顺式)
(反式)可知，此时顺1，2-二甲基环丙烷转化了一半，转化率为50％，此时反应未达到平
衡，平衡正向进行，Q(浓度商)<K，故B 错误；
C．该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则
、
增大倍数：
，故C 正确；
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D．由图可知，T1℃反应达到平衡时，
(反式)的物质的量分数为70%，
(顺式)的物质的
量分数为30%，平衡常数K=
，该反应是放热反应，升高温度，K 值减小，K 可能为1，此时K=
=1，
，此时
，故D 错误；
故选C。
考向3 压强平衡常数的相关计算
【典例3】（2021 秋·辽宁大连·高三大连八中校考阶段练习）900 ℃时，向2.0 L 恒容密闭容器中充入0.40
mol 乙苯，压强为2Mpa，发生反应：
。一段时间后，反应达到平衡，
反应过程中测定的部分数据如下表所示：
时间/min
0
10
20
30
40
n(乙苯)/mol
0.40
0.30
0.24
n2
n3
n(苯乙烯)/mol
0.00
0.10
n1
0.20
0.20
下列说法正确的是
A．保持其他条件不变，向容器中充入不参与反应的水蒸气作为稀释剂，则乙苯的转化率大于50.0%
B．反应在20 min 时反应速率v(H2)=0.004 mol·L-1·min-1
C．9000C 该反应的平衡常数Kp=2/3MPa
D．相同温度下，起始时向容器中充入0.10 mol 乙苯、0.10 mol 苯乙烯和0.30 mol H2，则达到平衡前：
v 正<v 逆
【答案】D
【解析】A．由表中数据可知，30min 时处于平衡状态，平衡时苯乙烯的物质的量为0.2mol,由方程式可知，
参加反应的乙苯的物质的量为0.2mol,故乙苯的转化率为
×100%=50%．保持其他条件不变，向容器
中充入不参与反应的水蒸气作为稀释剂，反应混合物的浓度不变，平衡不移动，乙苯的转化率不变为
20
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50%，故A 错误；
B．由表中数据可知，20min 内乙苯的物质的量变化量为0.4mol-0.24mol=0.16mol,故v(乙苯)=
=0.004mol•L-1•min-1，速率之比等于化学计量数之比，则v(H2)=v(乙
苯)=0.004mol•L-1•min-1，故B 错误；
C．列三段式：
，恒温恒容下，物质的量与压强成正比，
，则平衡时总压强为3MPa，9000C 该反应的平衡常数
，故C 错误；
D.30min 时处于平衡状态，平衡时苯乙烯的物质的量为0.2mol,平衡时苯乙烯的浓度为
=0.1mol/L，
由方程式可知，氢气的平衡浓度为0.1mol/L，参加反应的乙苯的物质的量为0.2mol,故平衡时乙苯的浓度为
0.1mol/L，故平衡常数K=
=0.1，相同温度下，起始时向容器中充入0.10mol 乙苯、0.10mol 苯乙烯
和0.30molH2，此时浓度商Qc=
=0.15＞K=0.1，反应向逆反应进行，故达到平衡前v 正＜v 逆，故D
正确；
故选：D。
【变式练5】（2023 秋·湖南·高三校联考开学考试）中国旅美教授JingjieWu 及其学生利用石墨烯量子点为
催化剂，将CO2转化为燃料甲烷，空间站基于该反应将宇航员呼出的CO2转化为火箭燃料。将5molCO2和
20molH2通入某恒压(压强为P0)密闭容器中，发生如下反应：
Ⅰ．
△H=-165kJ·mol-1(主反应)
21
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Ⅱ．
△H=+41kJ·mol-1(副反应)
平衡时容器中含碳元素物质的物质的量[n(X)]随温度(T)的变化如图甲、乙、丙曲线所示。
下列说法错误的是
A．曲线甲、乙、丙分别表示CO2、CO、CH4
B．空间站中使CO2转化为燃料CH4的反应不能采用高温
C．1050K 时，曲线丙逐渐下降的原因是以反应Ⅱ为主
D．800K 时反应Ⅰ的压强平衡常数
【答案】A
【解析】A．反应Ⅰ为放热反应，温度越低，越有利于反应Ⅰ正向移动，故甲为CH4，反应Ⅱ为吸热反应，
温度越高，越有利于反应Ⅱ正向移动，故乙为CO，则丙为CO2，A 项错误；
B．空间站中使CO2转化为燃料CH4，由图可知，较低温度时，CO2的平衡转化率高，CH4的平衡物质的量
大，B 项正确；
C．曲线丙为CO2，高温主要进行反应Ⅱ，该反应正向移动，CO2的平衡转化率提高，含量下降，C 项正确；
D．800K 达到平衡时，CH4为3.8mol，CO2为1mol，CO 为0.2mol，根据三段式法计算：
、
，容器中
n(总)=17.4mol，反应Ⅰ中各气体的分压：
，
，
，
22
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，800K 时反应I 的
，D 项正确；
答案选A。
【变式练6】（2023·全国·高三专题练习）已知反应
。在体积可变的密闭容器中，
按
充入反应物进行反应，A 的平衡转化率与温度、压强关系如图所示。下列说法正确的是
A．温度：
B．平均摩尔质量：
C．a 点的分压平衡常数
D．d 点：
【答案】C
【解析】A．该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动A 的转化率降低，所以T1<T2<T3，A 项错误；
B．从图看a、b、c 三点A 的转化率越低，即正向程度减小，平均摩尔质量=
，正向为n 气总减小的反
应，则越正向平均摩尔质量越大。即M(a)>M(c)。同一温度下，增大压强平衡正向，即压强越大平均摩尔
质量越大即M(b)>M(d)，B 项错误；
C． 建立三段式位
，计算x(A)=
、x(B)=
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、x(C)=
。最终计算Kp=
，C 项正确；
D．d 点平衡点2v 正(A)=2v 逆（A）=v 逆(B)，D 项错误；
故选C。
1．（2023·湖南·校联考模拟预测）在一定条件下，向密闭容器中充入
和
，发生反应
。测得相同时间内，A 的转化率随温度的变化如图1 所示(虚线表示A 的平
衡转化率随温度的变化)；速率常数的对数
与温度的倒数
之间的关系如图2 所示。
已知：①对于反应
，
，x 为物质的量分数。
②已知该反应的速率方程
，
，
、
是速率常数。
下列说法错误的是
A．由上图判断，该反应的
B．曲线ac 代表
，bd 代表
C．
时，该反应的平衡常数
D．升高温度时，
减小
【答案】A
【解析】A．由图可知，随温度升高，A 的平衡转化率降低，该反应为放热反应，
，A 错误；
B．由于
，升高温度平衡逆向移动，说明
随温度变化比
随温度变化慢，图像bd 的斜率小于曲
三年真题·两年模拟
24
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线ac，所以曲线ac 代表
，曲线bd 代表
，B 正确；
C．
时，A 的平衡转化率为40％，A 转化的物质的量为
％
，则
该反应的平衡常数
，C 正确；
D．
，正反应放热，升高温度平衡逆向移动，说明温度对逆反应速率影响
大于正反应速率，升高温度时，
减小，D 正确；
故选：A。
2．（2023 春·湖南常德·高三常德市一中校考阶段练习）在起始温度均为T℃、容积均为1L 的恒容密闭容
器A(恒温)、B(绝热)中均加入0.1 mol N2O 和0.4molCO，发生反应N2O(g)+CO(g)⇌N2(g)+CO2(g) △H<0，
已知：k 正、k 逆分别是正、逆反应速率常数，v 正=k 正c(N2O) c(CO)，v 逆=k 逆c(N2) c(CO2)，A、B 容器中
N2O 的转化率随时间的变化关系如图所示。下列说法错误的是
A．曲线M 表示B 容器中N2O 的转化率随时间的变化
B．用CO 的浓度变化表示曲线N 在0~100s 内的反应速率为
C．Q 点k 正小于P 点k 正
D．T℃时
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【答案】C
【分析】该反应为放热反应，绝热容器中反应温度升高，升高温度，反应速率加快，平衡向逆反应方向移
动，一氧化二氮的转化率的减小，则曲线M 表示B 容器中一氧化二氮的转化率随时间的变化，曲线N 表
示A 容器中一氧化二氮的转化率随时间的变化。
【解析】A．由分析可知，曲线M 表示B 容器中一氧化二氮的转化率随时间的变化，故A 正确；
B．由图可知，曲线N 在100s 时，一氧化二氮的转化率为10%，由方程式可知，在0—100s 内一氧化碳的
反应速率为
=1×10-4mol/(L·s)，故B 正确；
C．由分析可知，曲线M 表示B 容器中一氧化二氮的转化率随时间的变化，则Q 点反应温度高于P 点，Q
点反应温度高于P 点，所以一氧化二氮转化率相同说明Q 点k 正大于P 点k 正，故C 错误；
D．由平衡时正逆反应速率相等可得：k 正·c(N2O)·c(CO) =k 逆·c(N2)·c(CO2)，平衡常数K=
=
，由图可知，T℃条件下，容器A 平衡时一氧化二氮的转化率为25%，则平衡时一氧化氮、一氧化碳、
二氧化碳、氮气的浓度分别为
=0.075mol/L、
=0.375mol/L、
=0.025mol/L、
=0.025mol/L，反应的平衡常数K=
=
=
，故D 正确；
故选C。
3．（2023·江苏南通·统考三模）工业上
傕化氧化可制得
，主要反应如下：
反应I
反应II
还可能发生下列副反应：
26
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反应III
反应IV
反应V
研究发现，在实验条件下，乙醇的转化率都接近
．
下，氧醇比为0.6 时，部分气体产物(
、
、
和
)的平衡分压
随温度的变化如图所示。已知：用气体物质的分
压替换浓度计算得到的平衡常数称为分压平衡常数
。下列说法正确的是
A．500K 时，反应体系中一定有积碳产生
B．曲线①表示
的平衡分压随温度的变化
C．720K 时，反应IV 的
D．其他条件一定，增加体系压强，产物中氢气的量增多
【答案】A
【分析】反应II 是放热反应，升高温度平衡正向移动，CO 的平衡分压增大，另外
的平衡分压减小，
的平衡分压增大，说明曲线①表示CO 的平衡分压随温度的变化，曲线②代表
的平衡分压随温度的
变化，以此解答。
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【解析】A．由图可知，500K 时，
、
、
、
4 种气体中
和CO 的平衡分压最小，说明反应
V 正向进行较多，反应体系中一定有积碳产生，故A 正确；
B．由分析可知，曲线①表示CO 的平衡分压随温度的变化，故B 错误；
C．反应IV
的
，由图可知，720K 时，
，则
=1
，故C 错误；
D．反应III 是气体体积减小的反应，增大压强平衡，平衡正向移动，氢气的量减小，反应IV 是气体体积
增大的反应，增大压强平衡，平衡逆向移动，氢气的量减小，压强对反应V 的平衡没有影响，综上所述，
其他条件一定，增加体系压强，产物中氢气的量减少，故D 错误；
故选A。
4．（2023 秋·河南南阳·高三南阳中学校考开学考试）t℃时，向容积为2L 的刚性容器中充入1mol
和
一定量的
发生反应；
，HCHO 的平衡分压与起始
的关
系如图所示。已知：初始加入2mol
时，容器内混合气体的总压强为1.2p kPa,
为以分压表示的平衡
常数，分压=总压×物质的量分数。下列叙述正确的是
A．e 点：
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B．随
增大，HCHO 的平衡分压不断增大
C．a 点时反应的压强平衡常数
D．b 点时再投入1mol
、1.5mol
，平衡时，
的转化率减小
【答案】C
【分析】由图可知随着加入氢气量的增多平衡正向移动产物的分压增大，abc 构成曲线上的点均为平衡点，
e 点不是平衡点，依此答题。
【解析】A．e 点对应的平衡点是b 点，所以此时生成物压强小于平衡压强，平衡需向正反应方向移动，所
以
，A 错误；
B．随
增大，相当于增加氢气的浓度，平衡向右移动，生成的HCHO 越来越多，平衡分压不断增
大，当
时剩余的反应物越来越多所以HCHO 的平衡分压会减小，B 错误；
C．根据c 点加入2mol 氢气，
=2 则起始加入1mol 二氧化碳，由三段式分析：
，体积不变时压强之比等于物质的量之比所
以
，
，甲醛的物质的量为0.5 摩尔，分压是0.2p kPa，所以平衡状态中二氧化碳、氢气、甲
醛、水蒸气的分压分别为：0.2p kPa、0.4p kPa、0.2p kPa、0.2p kPa，，
，平衡常数只与温度有关所以a 点时反应的压强平
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衡常数
，C 正确；
D．b 点时再投入1mol
、1.5mol
，相当于对原平衡体系体积缩小一半，压强增大平衡右移，所以
平衡时，
的转化率增大，D 错误；
故选C。
5．（2023 秋·四川·高三校联考开学考试）压强一定的条件下，将
和
按一定流速通
过装有催化剂的反应管，利用
催化加氢制乙二醇。主要发生如下反应：
ⅰ．
ⅱ．
测得
的转化率及
的选择性与温度的关系如图所示。已知：选
择性定义为
。下列说法正确的是
A．曲线
表示
的转化率随温度变化曲线
B．
范围内，
的选择性随温度升高而增大
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C．保持其他条件不变，加快气体的流速可以提高
的转化率
D．
时，生成
的物质的量为
【答案】D
【解析】A．根据题意，随着温度升高，反应ⅰ、ⅱ均正向移动，
的转化率增大，故曲线
代
表
的转化率随温度变化曲线，A 错误；
B．曲线
是
的选择性，
时曲线
与曲线
相交，则曲线
是
的选
择性，根据图像，
范围内，
的选择性随温度升高而减小，B 错误；
C．加快气体的流速时，气体来不及在催化剂表面反应，
的转化率会降低，C 错误；
D．
时
的转化率为
，即转化的
，由图像知，
时
和
的选择性相等，则
，
此时
，D 正确；
故选D。
6．（2023·河北保定·校联考三模）CO2催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术，该过程主要发
生下列反应：
反应①：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=－49.5kJ•mol－1
反应②：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=41.2kJ•mol－1
在0.5MPa 条件下，将n(CO2) n(H
∶
2)为1 3∶的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器，实验测得CO2
的转化率、CH3OH 的选择性[
×100%]与温度的关系如图所示。下列有关说法不正确的是
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A．图中曲线①表示CH3OH 的选择性随温度的变化
B．一定温度下，增大起始n(CO2) n(H
∶
2)的比值，可提高H2的平衡转化率
C．升高温度时，CO 的选择性升高
D．一定温度下，选用高效催化剂可提高CH3OH 的平衡产率
【答案】D
【解析】A．反应①为放热反应，升高温度后平衡逆向移动，CH3OH 的选择性降低；反应②为吸热反应，
平衡正向移动生成CO，CH3OH 的选择性也降低，所以升高温度之后，CH3OH 的总的选择性降低，曲线①
表示CH3OH 的选择性随温度的变化，A 正确；
B．一定温度下，增大n(CO2) n(H
∶
2)的比值，平衡正向移动，氢气的转化率提高，B 正确；
C．升高温度，反应反应②为吸热反应，平衡正向移动生成CO，CO 的选择性升高，C 正确；
D．选用催化剂只能改变反应应速率，不能改变转化率，D 错误；
故选D。
32
