第42讲 化学平衡状态 化学平衡常数 (学案+课件 2份打包)2025年高考化学一轮复习

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第42讲 化学平衡状态 化学平衡常数 (学案+课件 2份打包)2025年高考化学一轮复习

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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

平衡

(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:
________________________________________________________。
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

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