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第34讲
化学平衡状态与化学平衡常数
诊断性评价
ac

一、可逆反应与化学平衡状态
可逆反应的定义
特点
同一条件、同时进行、共存、转化率小于100%
平衡状态的特征
逆等动定变
平衡状态的判定标志
同种物质：
v正(A) = v逆(A)
断键与成键、生成与消耗
不同物质：
v正(A) : v逆(B) = a : b（化学计量数之比）
断键与成键、生成与消耗
等
动
将0.2 mol·L－1KI溶液和0.05 mol·L－1Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，取混合液分别完成下列实验，能说明下列溶液中存在化学平衡“2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2”的是
实验编号 实验操作 实验现象
① 滴入KSCN溶液 溶液变红色
② 滴入AgNO3溶液 有黄色沉淀生成
③ 滴入K3[Fe(CN)6]溶液 有蓝色沉淀生成
④ 滴入淀粉溶液 溶液变蓝色
√
定
①质量/物质的量
②浓度
③质量分数/百分比含量/体积分数
④转化率
⑤颜色
⑥气体密度/气体压强/气体平均相对分子质量
变量不变
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
mA(s)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
m＋n≠p＋q
n≠p＋q
恒温恒容条件下压强判据
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
M =
m(g)总
n(g)总
m＋n≠p＋q
恒温恒容条件下平均相对分子质量判据
恒温恒容条件下密度判据
ρ =
m(g)
V(容器)
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
mA(s)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
纯气体反应，m不变
非纯气体反应，m变
注意：
mA(s) pC(g)＋qD(g)，反应物仅为固体，混合气体的平均相对分子质量，气体体积分数等不能作为判据
在一定温度下的恒容容器中，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
多反应体系平衡状态的判定


√
√
二、化学平衡常数
在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，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，该常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K表示。
对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
K =
cp(C)·cq(D)
cm(A)·cn(B)
K有
单位吗？
K只与温度有关
K的应用1——判断反应进行的程度
K值大小标志反应能达到的最大限度，可推断反应进行的程度。K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；反应越完全。一般来说，反应的平衡常数K＞105，认为正反应进行得较完全；K ＜10-5则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全）。
K越大，速率越大吗？
K的应用2——判断反应进行的方向
在任意时刻，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，称为浓度商，常用Q表示。
对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
Q =
cp(C)·cq(D)
cm(A)·cn(B)
Q < K：反应向正反应方向进行，v正 > v逆 ；
Q = K：反应处于化学平衡状态，v正 = v逆 ；
Q > K：反应向逆反应方向进行，v正 < v逆 。
K
Q
Q
K的应用3——判断可逆反应的热效应
序号 温度 起始时浓度mol/L 平衡时
c(H2) c(I2) c(HI) 1 350℃ 投料比均相同
2 425℃
3 490℃ 4 530℃
66.9
54.4
45.9
40.8
H2(g)+I2(g) 2HI(g)
ΔH＜0
K的应用4——方程式间的K值运算
正逆反应的K互为倒数
两化学方程式相加（相减）得到新的化学方程式，其K是两反应K的乘积（比值）
化学方程式扩大倍数（缩小倍数）得到新的化学方程式，其新K是原K的n（1/n）次幂



K的应用5——与吉布斯自由能焓变间的联系
则在1000K时，反应的自发趋势：
① ③(选填“>”“<”或“=”)
在1000K,100KPa条件下，
的混合气发生反应， 达到平衡时接近于0，原因是？
如图所示，下列说法正确的是
√
三、化学平衡常数相关计算模型
(2017·全国卷Ⅰ，28节选)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。
(1)H2S的平衡转化率α1＝______%，反应平衡常数K＝_________(保留三位有效数字)。
2.5
0.002 85
模型1：常规三段式解法

模型2：速率常数问题，K=k正/k逆
乙烯气相直接水合法过程中会发生乙醇的异构化反应：C2H5OH(g) CH3OCH3(g)　ΔH＝＋50.7 kJ·mol－1，该反应的速率方程可表示为v正＝k正·c(C2H5OH)和v逆＝
k逆·c(CH3OCH3)，k正和k逆只与温度有关。该反应的活化能Ea(正)_____(填“>”“＝”或“<”)Ea(逆)，已知：T ℃时，k正＝0.006 s－1，k逆＝0.002 s－1，该温度下向某恒容密闭容器中充入1.5 mol乙醇和4 mol甲醚，此时反应______(填“正向”或“逆向”)进行。
>
正向

[2019·全国卷Ⅱ，27(2)节选]某温度下，等物质的量的碘和环戊烯( )在刚性容器内发生反应： (g)＋I2(g) (g)＋2HI(g)　ΔH>0，起始总压为105 Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为________，该反应的平衡常数Kp＝__________Pa。
40%
3.56×104

模型3：压强平衡常数计算
（2023深一模）
(p2-p1-p)/2
模型4：连续型多重平衡K计算
（2019天津高考）在1L真空密闭容器中，加入 a mol PH4I， t℃ 时发生如下反应
PH4I(s) PH3(g) + HI(g) ①
4PH3(g) P4(g) + 6H2(g) ②
2HI(g) H2(g) + I2(g) ③
达到平衡时，体系中n(HI) = b mol，n(I2) = c mol，n(H2) = d mol，则 t℃ 时，反应①的平衡常数 K 值为 。
K =
c(PH3) c(HI)
=
(d-c)
2
3
[b+2c- ] b
模型5：竞争型多重平衡K计算
（2021深一模）
0.02 mol/L-1·min-1
终结性评价
1.[2022·浙江6月选考，29(1)]主要成分为H2S的工业废气的回收利用有重要意义。
回收单质硫。将三分之一的H2S燃烧，产生的SO2与其余H2S混合后反应：2H2S(g)＋SO2(g) S8(s)＋2H2O(g)。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为c(H2S)＝2.0×10－5mol·L－1、c(SO2)＝5.0×10－5 mol·L－1、c(H2O)＝4.0×10－3 mol·L－1，计算该温度下的平衡常数K＝________。
8×108

2.(2022·湖南，16节选)在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol
H2O(g)，起始压强为0.2 MPa时，发生下列反应生成水煤气：
Ⅰ.C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)
ΔH1＝＋131.4 kJ·mol－1
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－41.1 kJ·mol－1
反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，CO的物质的量为0.1 mol。此时，整个体系_______(填“吸收”或“放出”)热量_______kJ，反应Ⅰ的平衡常数Kp＝__________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
吸收
31.2
0.02 MPa

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