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第42讲　化学平衡状态　化学平衡常数
1.掌握化学平衡状态的特征及判定方法。
2．了解化学平衡常数的含义及影响因素。
3．能利用化学平衡常数进行有关计算。
考点一　化学平衡状态
1.可逆反应——“二同一不能”
(1)“二同”：同一条件下；正、逆反应同时进行。
(2)“一不能”：不能进行到底。
2．化学平衡状态
(1)概念
一定条件下的可逆反应中，当正反应速率和逆反应速率相等时，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的状态。
(2)化学平衡的建立
(3)化学平衡的特征
【易错诊断】　判断正误，错误的说明理由。
1．反应2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O、Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3互为可逆反应：________________________________________________________________________。
2．化学反应达到平衡后，反应物和生成物的浓度或百分含量相等：________________________________________________________________________。
3．在一定条件下，向密闭容器中充入1 mol N2和充分反应，生成2 mol NH3：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【教考衔接】
典例[全国卷Ⅲ节选]298 K时，将20 mL 3x mol·L－1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L－1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：
（aq）＋I2（aq）＋2OH－（aq） （aq）＋2I－（aq）＋H2O（l）。
溶液中)与反应时间(t)的关系如图所示。
①下列可判断反应达到平衡的是________(填字母)。
a．溶液的pH不再变化
b．v(I－)＝
不再变化
d．c(I－)＝y mol·L－1
②tm时，v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
③tm时v逆________tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是________________________________________________________________________。
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【师说·延伸】　判断平衡状态的两种方法
(1)v正＝v逆
(2)“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当其不变时为平衡状态；一个随反应进行保持不变的量，不能作为判断是否平衡的依据。
【对点演练】
考向一　可逆反应的特征
1．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g) 2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是(　　)
A.Z为0.3 mol·L－1
B．Y2为0.4 mol·L－1
C．X2为0.2 mol·L－1
D．Z为0.4 mol·L－1
考向二　平衡状态的判断
2．可逆反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是(　　)
A．3v正(N2)＝v正(H2)
B．v正(N2)＝v逆(NH3)
C．2v正(H2)＝3v逆(NH3)
D．v正(N2)＝3v逆(H2)
3．在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强，②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比，⑦某种气体的百分含量。
(1)能说明2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)达到平衡状态的是________(填序号，下同)。
(2)能说明I2(g)＋H2(g) 2HI(g)达到平衡状态的是________。
(3)能说明2NO2(g) N2O4(g)达到平衡状态的是________。
(4)能说明C(s)＋CO2(g) 2CO(g)达到平衡状态的是________。
(5)能说明NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是________。
(6)能说明5CO(g)＋I2O5(s) 5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是________。
4．若将上述题目中的(1)～(4)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？
(1)________　(2)________　(3)________　(4)________
考点二　化学平衡常数
1.化学平衡常数的表达式
对于可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，化学平衡常数K＝(式中各物质的浓度为平衡时的浓度)。
2．影响因素
(1)K只与________有关。
(2)升高温度
3．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＝。
(3)判断可逆反应的热效应
若升高温度，K值增大，则正反应为____热反应；
若升高温度，K值减小，则正反应为____热反应。
【易错诊断】　判断正误，错误的说明理由。
1．C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式为K＝：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．平衡常数发生变化，化学平衡一定发生移动：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．化学平衡发生移动，平衡常数一定发生变化：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．化学方程式中化学计量数等倍扩大，化学平衡常数不会发生改变：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【教考衔接】
典例1 [2023·全国甲卷，28(1)节选]已知下列反应的热化学方程式：
①3O2(g)===2O3(g)　K1ΔH1＝285 kJ·mol－1
②2CH4(g)＋O2(g)===2CH3OH(l)　K2　ΔH2＝－329 kJ·mol－1
反应③CH4(g)＋O3(g)===CH3OH(l)＋O2(g)的平衡常数K3＝________(用K1、K2表示)。
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【师说·延伸】　(1)同一反应的正逆平衡常数互为倒数，即K正＝。
(2)反应的化学计量数变为原来的n倍，则平衡常数是原平衡常数的n次方，即K′＝Kn。
(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。
典例2 [2021·山东卷，20(3)]2 甲氧基 2 甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应：
已知温度为353 K时反应Ⅲ的平衡常数K3＝9.0。为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为353 K，A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为________(填“X”或“Y”)；t＝100 s时，反应Ⅲ的正反应速率v正________逆反应速率v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【对点演练】
考向一　推导平衡常数之间的关系
1．一定温度下，分析下列三个反应的平衡常数的关系
①N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　K1
②N2(g)＋H2(g) NH3(g)　K2
③2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)　K3
(1)K1和K2，K1＝________。
(2)K1和K3，K1＝________。
2．研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2(g)＋NaCl(s) NaNO3(s)＋ClNO(g)　K1
2NO(g)＋Cl2(g) 2ClNO(g)　K2
则4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)
的平衡常数K＝________(用K1、K2表示)。
考向二　化学平衡常数的应用
3．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
4．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如表所示：
t/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
回答下列问题：
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝________。
(2)该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为________℃。
(4)若830 ℃时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，反应达到平衡后，其化学平衡常数K________(填“大于”“小于”或“等于”)1.0。
(5)830 ℃时，容器中的化学反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的体积。平衡________(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。
第42讲　化学平衡状态　化学平衡常数
考点一
易错诊断
1．错误。因反应条件不同，不属于可逆反应。
2．错误。平衡后，反应物浓度或百分含量保持不变。
3．错误。N2和H2的反应属于可逆反应，生成 NH3的物质的量应小于2 mol。
突破·关键能力
教考衔接
典例　答案：①ac　②大于　③小于　tm时生成物浓度较低
对点演练
1．解析：当Z完全转化为X2、Y2时，X2、Y2分别为0.2 mol·L－1、0.4 mol·L－1；当0.1 mol·L－1 X2完全转化为Z时，Y2为0.2 mol·L－1，Z为0.4 mol·L－1，则0答案：A
2．解析：A项无逆反应速率；B项，＝，即2v正(N2)＝v逆(NH3)时，反应达到平衡状态；C项，＝，即2v正(H2)＝3v逆(NH3)时反应达到平衡状态；D项，＝，即3v正(N2)＝v逆(H2)时反应达到平衡状态。
答案：C
3．答案：(1)①③④⑦　(2)⑤⑦　(3)①③④⑤⑦　(4)①②③④⑦　(5)①②③　(6)②④⑦
4．答案：(1)②③④⑦　(2)⑤⑦　(3)②③④⑤⑦　(4)②③④⑦
考点二
夯实·必备知识
2．(1)温度　(2)减小　增大
3．(2)正　平衡　逆　(3)吸　放
易错诊断
1．错误。碳是固体，浓度视为常数，c(C)为常数，不能用于平衡常数表达式中。
2．正确。
3．错误。在温度一定的条件下，改变影响平衡的条件，化学平衡发生移动，但平衡常数不变。
4．错误。化学方程式中化学计量数均扩大n倍，化学平衡常数是原来的n次方。
突破·关键能力
教考衔接
典例1　解析：反应③＝②×－①×，对应化学平衡常数K3＝或 。
答案：或
典例2　解析：温度为353 K，反应Ⅲ的平衡常数K3＝9.0，＝9.0。由A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化曲线可知，X代表的平衡浓度高于Y，则代表B的变化曲线为X；由曲线的变化趋势可知，100 s以后各组分的浓度仍在变化，t＝100 s时，Q＝＝≈10.2＞9，因此，反应Ⅲ正在向逆反应方向进行，故其正反应速率v正小于逆反应速率v逆。
答案：X　＜
对点演练
1．答案：　(2)
2．解析：K1＝，K2＝，K＝，所以K＝。
答案：
3．解析：K＝，温度不变，K不变，则c(H2)不变，故c(H2)＝2 mol·L－1。
答案：B
4．答案：(1)　(2)吸热　(3)700　(4)等于　(5)不(共33张PPT)
第42讲　化学平衡状态　化学平衡常数
1. 掌握化学平衡状态的特征及判定方法。
2．了解化学平衡常数的含义及影响因素。
3．能利用化学平衡常数进行有关计算。
考点一
考点二
考点一
考点一　化学平衡状态
1.可逆反应——“二同一不能”
(1)“二同”：同一条件下；正、逆反应同时进行。
(2)“一不能”：不能进行到底。
2．化学平衡状态
(1)概念
一定条件下的可逆反应中，当正反应速率和逆反应速率相等时，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的状态。
(2)化学平衡的建立
(3)化学平衡的特征
【易错诊断】　判断正误，错误的说明理由。
1．反应2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O、Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3互为可逆反应：
________________________________________________________。
2．化学反应达到平衡后，反应物和生成物的浓度或百分含量相等：
________________________________________________________。
3．在一定条件下，向密闭容器中充入1 mol N2和充分反应，生成2 mol NH3：
________________________________________________________。
错误。因反应条件不同，不属于可逆反应。
错误。平衡后，反应物浓度或百分含量保持不变。
错误。N2和H2的反应属于可逆反应，生成 NH3的物质的量应小于2 mol。
【教考衔接】
典例[全国卷Ⅲ节选]298 K时，将20 mL 3x mol·L－1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L－1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：
（aq）＋I2（aq）＋2OH－（aq） （aq）＋2I－（aq）＋H2O（l）。
溶液中)与反应时间(t)的关系如图所示。
①下列可判断反应达到平衡的是________(填字母)。
a．溶液的pH不再变化
b．v(I－)＝
不再变化
d．c(I－)＝y mol·L－1
②tm时，v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
③tm时v逆________tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是___________________。
ac　
大于
小于
tm时生成物浓度较低
【师说·延伸】　
判断平衡状态的两种方法
(1)v正＝v逆
(2)“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当其不变时为平衡状态；一个随反应进行保持不变的量，不能作为判断是否平衡的依据。
【对点演练】
考向一　可逆反应的特征
1．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g) 2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是(　　)
A.Z为0.3 mol·L－1
B．Y2为0.4 mol·L－1
C．X2为0.2 mol·L－1
D．Z为0.4 mol·L－1
答案：A
解析：当Z完全转化为X2、Y2时，X2、Y2分别为0.2 mol·L－1、0.4 mol·L－1；当0.1 mol·L－1 X2完全转化为Z时，Y2为0.2 mol·L－1，Z为0.4 mol·L－1，则0考向二　平衡状态的判断
2．可逆反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是(　　)
A．3v正(N2)＝v正(H2)
B．v正(N2)＝v逆(NH3)
C．2v正(H2)＝3v逆(NH3)
D．v正(N2)＝3v逆(H2)
答案：C
解析：A项无逆反应速率；B项，＝，即2v正(N2)＝v逆(NH3)时，反应达到平衡状态；C项，＝，即2v正(H2)＝3v逆(NH3)时反应达到平衡状态；D项，＝，即3v正(N2)＝v逆(H2)时反应达到平衡状态。
3．在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强，②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比，⑦某种气体的百分含量。
(1)能说明2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)达到平衡状态的是________(填序号，下同)。
(2)能说明I2(g)＋H2(g) 2HI(g)达到平衡状态的是________。
(3)能说明2NO2(g) N2O4(g)达到平衡状态的是_____________。
(4)能说明C(s)＋CO2(g) 2CO(g)达到平衡状态的是____________。
(5)能说明NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是________。
(6)能说明5CO(g)＋I2O5(s) 5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是________。
①③④⑦
⑤⑦
①③④⑤⑦
①②③④⑦
①②③
②④⑦
4．若将上述题目中的(1)～(4)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？
(1)________　(2)________　(3)________　(4)________
②③④⑦
⑤⑦
②③④⑤⑦
②③④⑦
考点二
考点二　化学平衡常数
1.化学平衡常数的表达式
对于可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，化学平衡常数K＝(式中各物质的浓度为平衡时的浓度)。
2．影响因素
(1)K只与________有关。
(2)升高温度
温度
减小
增大
3．应用
(1)判断可逆反应进行的程度
(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＝。
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
正
平衡
逆
(3)判断可逆反应的热效应
若升高温度，K值增大，则正反应为____热反应；
若升高温度，K值减小，则正反应为____热反应。
吸
放
【易错诊断】　判断正误，错误的说明理由。
1．C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式为K＝：
________________________________________________________。
2．平衡常数发生变化，化学平衡一定发生移动：
________________________________________________________。
3．化学平衡发生移动，平衡常数一定发生变化：
________________________________________________________。
4．化学方程式中化学计量数等倍扩大，化学平衡常数不会发生改变：
________________________________________________________。
错误。碳是固体，浓度视为常数，c(C)为常数，不能用于平衡常数表达式中。
正确。
错误。在温度一定的条件下，改变影响平衡的条件，化学平衡发生移动，但平衡常数不变。
错误。化学方程式中化学计量数均扩大n倍，化学平衡常数是原来的n次方。
【教考衔接】
典例1 [2023·全国甲卷，28(1)节选]已知下列反应的热化学方程式：
①3O2(g)===2O3(g)　K1ΔH1＝285 kJ·mol－1
②2CH4(g)＋O2(g)===2CH3OH(l)　K2　ΔH2＝－329 kJ·mol－1
反应③CH4(g)＋O3(g)===CH3OH(l)＋O2(g)的平衡常数K3＝________(用K1、K2表示)。
答案：或
解析：反应③＝②×－①×，对应化学平衡常数K3＝或 。
【师说·延伸】　
(1)同一反应的正逆平衡常数互为倒数，即K正＝。
(2)反应的化学计量数变为原来的n倍，则平衡常数是原平衡常数的n次方，即K′＝Kn。
(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。
典例2 [2021·山东卷，20(3)]2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应：
已知温度为353 K时反应Ⅲ的平衡常数K3＝9.0。为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为353 K，A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为________(填“X”或“Y”)；t＝100 s时，反应Ⅲ的正反应速率v正________逆反应速率v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。
X
＜
解析：温度为353 K，反应Ⅲ的平衡常数K3＝9.0，＝9.0。由A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化曲线可知，X代表的平衡浓度高于Y，则代表B的变化曲线为X；由曲线的变化趋势可知，100 s以后各组分的浓度仍在变化，t＝100 s时，Q＝＝≈10.2＞9，因此，反应Ⅲ正在向逆反应方向进行，故其正反应速率v正小于逆反应速率v逆。
【对点演练】
考向一　推导平衡常数之间的关系
1．一定温度下，分析下列三个反应的平衡常数的关系
①N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　K1
②N2(g)＋H2(g) NH3(g)　K2
③2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)　K3
(1)K1和K2，K1＝________。
(2)K1和K3，K1＝________。
2．研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2(g)＋NaCl(s) NaNO3(s)＋ClNO(g)　K1
2NO(g)＋Cl2(g) 2ClNO(g)　K2
则4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)
的平衡常数K＝________(用K1、K2表示)。
解析：K1＝，K2＝，K＝，所以K＝。
考向二　化学平衡常数的应用
3．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
答案：B
解析：K＝，温度不变，K不变，则c(H2)不变，故c(H2)＝2 mol·L－1。
4．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如表所示：
回答下列问题：
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝________。
(2)该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为________℃。
t/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
吸热
700
(4)若830 ℃时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，反应达到平衡后，其化学平衡常数K________(填“大于”“小于”或“等于”)1.0。
(5)830 ℃时，容器中的化学反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的体积。平衡________(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。
等于
不

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