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大单元六 化学反应速率 化学平衡
第21 讲 化学平衡 化学平衡常数及计算
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核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、归纳重点
考点1 ★★★☆☆
考点2 ★★★☆☆
考点3 ★★★☆☆
考点4 ★★★☆☆
（星级越高，重要程度越高）
真题挑战场：感知真题，检验成果，考点追溯
考点1 可逆反应和化学平衡状态
知识点1 可逆反应的概念
在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的化学反应。
知识点2 化学平衡状态
1. 概念：一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的
浓度保持不变的状态。
2. 建立过程
在一定条件下，把反应物加入固定容积的密闭容器中，平衡的建立过程如图所示：
(1) 反应开始：反应物浓度最大，v 正最大；生成物浓度为0，v 逆＝0。
(2) 反应过程：反应物浓度逐渐减小，v 正减小；生成物浓度逐渐增大，v 逆增大。
(3) 达到平衡：v 正＝v 逆≠0，混合物中各组分的浓度保持不变。
3. 平衡特点
(1) 逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。
(2) 动：化学平衡是动态平衡。
(3) 等：v 正＝v 逆≠0。
(4) 定：各组分的浓度保持不变。
(5) 变：条件改变，平衡状态可能改变，在新的条件下建立新的平衡。
4. 平衡状态的本质特征
v 正＝v 逆，各组分的浓度保持不变。
(1) v 正＝v 逆
(2) 各组分的浓度保持不变，或各组分的质量、物质的量、百分含量、质量分数等保持不变的状态，也
是平衡状态。
知识点3 化学平衡状态判断
1. 有气体参加的反应，气体的总压强、总体积、总物质的量不变时，若反应前后气体分子数不变的反
应，则不一定达到平衡；若是反应前后气体分子数改变的反应，则达到平衡。
2. 气体的密度、气体的平均相对分子质量不变时，要具体分析各表达式中的分子或分母变化情况，判断
是否平衡(若体系中各组分均为气体，气体质量守恒；若体系中不全是气体，要注意气体质量变化)。
3. 若平衡体系中的物质有颜色，则平衡体系的颜色不变时，达到平衡。
4. 若根据化学键的断裂与形成判断，要考虑分子中共价键的数目。
考点2 化学平衡常数及计算
知识点1 化学平衡常数
1. 概念：在一定温度下，达到平衡的可逆反应中，其化学平衡常数用生成物浓度幂之积与反应物浓度幂
之积的比值表示。
2. 表达式：对于可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一定温度下达到化学平衡时，K＝。
3. 意义：
(1) K 值越大，反应进行的程度越大，反应物的转化率越大。当K＞105时，该反应可视为进行完全；当
K＜10－5时，该反应很难进行。
(2) K 值的大小只能预示某种可逆反应向某方向进行的最大限度，但不能预示反应达到平衡所需要的时
间。
4. 影响因素：一个可逆反应的K 仅受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。
【考法归纳】
1. 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。
2. 化学平衡常数与化学方程式的关系
化学方程式
平衡常数
方程式之间的关系
K 之间的关系
①C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)
K1
反应①和反应②互为逆
反应
K2＝(倒数)
②CO(g)＋H2(g)C(s)＋H2O(g)
K2
③nC(s)＋nH2O(g)nCO(g)＋nH2(g)
K3
反应③的化学计量数是
反应①的n 倍
K3＝K(n 次幂
)
④C(s)＋H2O(g)＋H2(g)CH3OH(g)
K4
反应①＋反应⑤可得反
应④
K4＝K1·K5(相乘)
⑤CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
K5
反应④－反应①可得反
应⑤
K5＝(相除)
3. “三段式”法计算平衡常数K
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
起始/mol a b 0 0
变化/mol mx nx px qx
平衡/mol a－mx b－nx px qx
K＝(V 为容器容积)
4. 平衡常数的应用
(1) 利用化学平衡常数K 判断可逆反应的热效应
若温度升高，K 增大，则正反应为吸热反应；若温度升高，K 减小，则正反应为放热反应。
(2) 判断反应是否达到平衡状态或平衡移动的方向
Q
知识点2 平衡转化率
1. 含义：某一可逆反应达到平衡状态时，转化为目标产物的某种原料的量占该种原料起始量的百分数。
2. 表达式：α＝
×100%＝×100%＝×100。
【考法归纳】转化率与平衡转化率
1. 转化率分为平衡前转化率和平衡转化率，图像没有说明的话要从这两个角度分析：即平衡前和平衡
后。
2. 催化剂影响平衡前转化率，速率越快，平衡前转化率就越高；而催化剂不影响平衡移动，所以不影响
平衡转化率。
3. 涉及转化率问题，首先看是不是平衡转化率，若为非平衡状态的转化率，则侧重分析温度、压强、浓
度、催化剂对反应快慢的影响，催化剂的选择性(主、副反应)对反应快慢的影响；若为平衡状态的转化
率，则侧重分析温度、压强、浓度对化学平衡的影响，有时也涉及温度对催化活性的影响。
知识点3 常用计算公式
1. 产率＝×100%。
2. 某组分的体积分数＝
×100%。
知识点4 化学平衡常数的计算
一、 压强平衡常数(Kp)
1. 以aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)为例，Kp＝[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。
以N2和H2合成NH3反应为例，设平衡时总压为p0。
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
起始/mol 1 3 0
变化/mol 0.5 1.5 1
平衡/mol 0.5 1.5 1
平衡时p(N2)＝p0、p(H2)＝p0、p(NH3)＝p0。
Kp＝＝。
二、 速率常数与平衡常数
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＝。
【真题挑战】
1．（2025·云南·高考真题）我国科学家研发出一种乙醇(沸点78.5℃)绿色制氢新途径，并实现高附加值乙
酸(沸点118℃)的生产，主要反应为：
Ⅰ．
Ⅱ．
回答下列问题：
(1)乙醇可由秸秆生产，主要过程为
秸秆
纤维素
乙醇
(2)对于反应Ⅰ：
①已知
则
。
②一定温度下，下列叙述能说明恒容密闭容器中反应达到平衡状态的是 (填标号)。
A．容器内的压强不再变化
B．混合气体的密度不再变化
C．
的体积分数不再变化
D．单位时间内生成
，同时消耗
③反应后从混合气体分离得到
，最适宜的方法为 。
(3)恒压100kPa 下，向密闭容器中按
投料，产氢速率和产物的选择性随温度变
化关系如图1，关键步骤中间体的能量变化如图2。[比如：乙酸选择性
]
①由图1 可知，反应Ⅰ最适宜的温度为270℃，原因为 。
②由图中信息可知，乙酸可能是 (填“产物1”“产物2”或“产物3”)。
270℃
③
时，若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时乙醇的转化率为90%，乙酸的选择性为80%，则
，平衡常数
(列出计算式即可；用平衡分压代替平
衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
2．（2025·安徽·高考真题）I．通过甲酸分解可获得超高纯度的
。甲酸有两种可能的分解反应：
①
②
(1)反应
的
。
(2)一定温度下，向恒容密闭容器中通入一定量的
，发生上述两个分解反应下列说法中能表明
反应达到平衡状态的是 (填标号)。
a．气体密度不变 b．气体总压强不变
c．
的浓度不变 d．
和
的物质的量相等
(3)一定温度下，使用某催化剂时反应历程如下图，反应①的选择性接近
，原因是 ；升高温
度，反应历程不变，反应①的选择性下降，可能的原因是 。
Ⅱ．甲烷和二氧化碳重整是制取合成气(
和
)的重要方法，主要反应有：
③
④
⑤
(4)恒温恒容条件下，可提高
转化率的措施有 (填标号)。
a．增加原料中
的量 b．增加原料中
的量 c．通入
气
(5)恒温恒压密闭容器中，投入不同物质的量之比的
/
/
混合气，投料组成与
和
的平衡
转化率之间的关系如下图。
i．投料组成中
含量下降，平衡体系中
的值将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
ii．若平衡时
的分压为
，根据a、b 两点计算反应⑤的平衡常数
(用含p 的代数
式表示，
是用分压代替浓度计算的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
3．（2025·上海·高考真题）已知反应1
的
反应2 的
反应3 的
反应4 的
物质
环氧丙烷
(1)计算出
_______
。
A．
B．613.2
C．395.2
D．
(2)
随温度T 的变化趋势 。
(3)
中电负性最大的是 。
A．C B．H C．O
(4)
分了中
键的数目为_______。
A．7
B．12
C．13
D．14
已知：环氧丙烷生成
会发生副反应
选择性=转化生成A 的环氧丙烷/消耗环氧丙烷
M(环氧丙烷)
ρ(环氧丙烷)
容器容积
的高压反应釜反应后体积缩小为
，选择性为95%，反应
。
(5)求环氧丙烷的化学反应速率 (精确到小数点后2 位)
(6)下列哪种操作可以使得活化分子的百分数变大_______。
A．升高温度
B．增大
浓度
C．压缩容器
D．充入惰性气体
(7)碳酸丙烯酯相同时间内随温度变化如图所示，请解释产率随温度先升后下降的原因 。
(8)达到平衡的判据_______。
A．v 正
=v 逆
B．体系总质量不变
C．气体体积不再变化
D．混合气体密度(可能是摩尔质量)不变
(9)制备
还有一种光气法，用
。请从绿色化学的角
度解释，写出3 点与光气-二醇法相比，
法合成
的优势 。
4．（2025·四川·高考真题）乙二醇是一种应用广泛的化工原料。以甲醛和合成气(
)为原料制备乙
二醇，反应按如下两步进行：
①
②
已知：
为物质生成焓，反应焓变
产物生成焓之和-反应物生成焓之和。相关物质的生成焓如下
表所示。
物质
0
回答下列问题：
(1)生成乙二醇的总反应③，其热化学方程式为 ，
0(填“>”“<”或“=”)，反应在
(填“高温”或“低温”)自发进行。
(2)恒压时，合成气中
增大，
(羟基乙醛)单位时间产率降低，其原因是 。
(3)反应中伴随副反应④：
。平衡常数与温度之间满足关系
常
数，反应②和④的
与
的关系如图所示，则
，(填“>”“<”或“=”)；欲抑制甲醇的生
成，应适当 (填“升高”或“降低”)反应温度，理由是 。
(4)若反应在恒容密闭容器中进行，溶剂中甲醛初始浓度为
。
①反应
后，羟基乙醛、乙二醇、甲醇的产率分别为
，则甲醛的平均消耗速率
。
②溶剂中
和
浓度分别保持为
，羟基乙醛、乙二醇、甲醇的平衡产
率分别为
，生成乙二醇的平衡常数
(科学记数，保留小数点后2 位)。
5．（2025·湖南·高考真题）在温和条件下，将
转化为
烃类具有重要意义。采用电化学-化学串联催
化策略可将
高选择性合成
，该流程示意图如下：
回答下列问题：
(1)电解池中电极M 与电源的 极相连。
(2)
放电生成
的电极反应式为 。
(3)在反应器中，发生如下反应：
反应i：
反应ii：
计算反应
的
，该反应 (填标号)。
A．高温自发 B．低温自发 C．高温低温均自发 D．高温低温均不自发
(4)一定温度下，
和
(体积比为
)按一定流速进入装有催化剂的恒容反应器(入口压强为
)发生反应i 和ii．有
存在时，反应ii 的反应进程如图1 所示。随着x 的增加，
的转化率和
产物的选择性(选择性
)如图2 所示。
根据图1，写出生成
的决速步反应式 ；
的选择性大于
的原因是 。
②结合图2，当
时，混合气体以较低的流速经过恒容反应器时，反应近似达到平衡，随着x 的增大，
的转化率减小的原因是 ；当
时，该温度下反应ii 的
(保留两位小
数)。
6．（2025·全国卷·高考真题）乙酸乙酯是一种应用广泛的有机化学品，可由乙酸和乙醇通过酯化反应制
备。回答下列问题：
(1)乙酸、乙醇和乙酸乙酯的燃烧热分别为
、
和
，则酯化反应
的
。
(2)酯化反应中的3 种有机物的沸点从高到低的顺序为 原因是 。
(3)在常压和
时，初始组成
、
作催化剂的条件下进行反应，
得到乙醇浓度随反应时间的变化如下图所示。
平衡时乙酸的转化率
，平衡常数
(保留2 位有效数字)。已知酯化反应的速率方程
为
，其中
，则
(保留2 位有效数字)。
(4)研究发现，难以通过改变反应温度或压强来提高乙酸乙酯平衡产率，原因是 。若要提高乙酸乙
酯的产率，可以采用的方法是 (举1 例)。
7．（2025·重庆·高考真题）水是化学反应的良好介质，探索水溶液中的酸碱平衡具有重要意义。
(1)天然水中可以分离出重水(D2O)。D2O 溶液中存在电离平衡：
，c(D+)和c(OD-)的关系
如图所示。
①图中3 个状态点对应的溶液呈中性的是 。
②
(填“>”“=”或者“<”)。
(2)用如图所示电化学装置进行如下实验。
①用
实验：在左侧通入
，产物为
，盐桥中
移向装置的 (填“左侧”或者“右侧”)，
电池的总反应为 。
②用
实验：在一侧通入
，电池的总反应仍保持不变，该侧的电极反应为 。
(3)利用驰豫法可研究快速反应的速率常数(k，在一定温度下为常数)。其原理是通过微扰(如瞬时升温)使
化学平衡发生偏离，观测体系微扰后从不平衡态趋向新平衡态所需的驰豫时间( )，从而获得k 的信息。
对于
，若将纯水瞬时升温到25℃，测得
。已知：25℃时，
，
，
，
(
为
的平衡浓度)。
25℃
①
时，
的平衡常数
(保留2 位有效数字)。
②下列能正确表示瞬时升温后反应建立新平衡的过程示意图为 。
25℃
③
时，计算得
为
。
