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第6讲 化学平衡状态及化学平衡常数
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化学平衡状态
)
1．可逆反应
一定条件下既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应。
(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．化学平衡状态的建立
(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)建立
3．化学平衡的特征
(1)逆：可逆反应；
(2)动：化学平衡是一种动态平衡，v（正）=v（逆）≠0；
(3)等：正反应速率=逆反应速率；
(4)定：反应物和生成物的质量或浓度保持不变；
(5)变：条件改变，平衡状态可能改变，新条件下建立新的化学平衡。
4．化学平衡状态的判断
(1)判断方法分析
化学反应 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 是否平衡
混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或物质的量分数一定 平衡
②各物质的质量或质量分数一定 平衡
③各气体的体积或体积分数一定 平衡
④总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡
正、逆反 应速率之 间的关系 ①单位时间内消耗了m mol A，同时也生成了m mol A 平衡
②单位时间内消耗了n mol B，同时也消耗了p mol C 平衡
③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q 不一定平衡
④单位时间内生成了n mol B，同时也消耗了q mol D 不一定平衡
压强 ①其他条件一定、总压强一定，且m＋n≠p＋q 平衡
②其他条件一定、总压强一定，且m＋n＝p＋q 不一定平衡
混合气体的平均相对分子质量 ①平均相对分子质量一定，且m＋n≠p＋q 平衡
②平均相对分子质量一定，且m＋n＝p＋q 不一定平衡
温度 任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡
气体密度(ρ) ①只有气体参加的反应，密度保持不变(恒容密闭容器中) 不一定平衡
②m＋n≠p＋q时，密度保持不变(恒压容器中) 平衡
③m＋n＝p＋q时，密度保持不变(恒压容器中) 不一定平衡
颜色 反应体系内有色物质的颜色稳定不变(其他条件不变) 平衡
【方法技巧】判断化学平衡状态的两种方法
(1)动态标志：v正＝v逆≠0
①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。
②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态。
(2)静态标志：“变量”不变
在未达到平衡时不断变化、在达到平衡时不再发生变化的各种物理量(如各物质的质量、物质的量或浓度、百分含量、压强、密度或颜色等)，如果不再发生变化，即达到平衡状态。
可简单总结为“正逆相等，变量不变”。
【归纳总结】几种特殊反应的平衡依据
(1)量比不变型
①反应物或生成物量的比不变，不一定达到平衡状态
②反应物和生成物量的比不变，一定达到平衡状态
(2)量相等型
①反应物和生成物的量相等，不一定达平衡状态
②反应物和反应物的量相等，不一定达平衡状态
③量不变≠量相等≠量或量的比等于某一具体的数
(3)等体反应型：3A（g）2B（g）+C（g）
①恒温恒压：混合气体的体积不变，一定达到平衡状态
②恒温恒容：混合气体的压强不变，不一定达到平衡状态
(4)固液参与型：2A（g）2B（g）+C（s）
①混合气体的密度不变，一定达到平衡状态（恒T、V）
②混合气体的平均摩尔质量不变，一定达到平衡状态
(5)固液分解型：2A（s）2B（g）+C（g）
①混合气体的密度不变，一定达到平衡状态（恒T、V）
②混合气体的平均摩尔质量不变，不一定达到平衡状态
③某种气体组分的物质的量分数不变，不一定达到平衡状态
【例1 】化学平衡状态的判断
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C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是______________。
(4)能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是______________。
(5)能说明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是______________。
答案　(1)①③④⑦　(2)⑤⑦　(3)①②③④⑦　(4)①②③　(5)②④⑦
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题型归纳
)
【题型1 化学平衡状态的判断】
1.1在一定温度下，在恒定容积的密闭容器中进行的可逆反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)达到化学平衡的标志是(　　)
A.容器内的总压强不随时间而变化
B.反应速率v(A2)＝v(B2)＝v(AB)
C.单位时间内有n mol A2生成的同时就有2n mol AB生成
D.容器内混合气体的密度不随时间而变化
【答案】C
【解析】A项，该反应反应前后气体的化学计量数之和相等，因此压强不是变量，根据分析，压强不变不能判断是否达到平衡状态，A不符合题意；B项，化学反应中，各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，因此v(A2)∶v(B2)∶v(AB)＝1∶1∶2，v(A2)＝v(B2)＝v(AB)，与反应是否平衡无关，B不符合题意；C项，单位时间内生成n mol A2同时生成2n mol AB，说明v正＝v逆，可以判定反应达到平衡状态，C符合题意；D项，反应前后质量守恒，因此m不变，容积恒定，因此V不变，根据ρ＝，ρ为定值，不能判定反应是否平衡，D不符合题意。
1.2在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳在恒容密闭容器中发生下列反应：Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)，不可用上述反应中某种物理量来说明该反应已达到平衡状态的是(　　)
A.CO的生成速率与CO2的生成速率相等
B.气体密度不再变化
C.CO的质量不变
D.体系的压强不再发生变化
【答案】D
【解析】A项，CO的生成速率为逆反应速率，CO2的生成速率为正反应速率，且CO、CO2的化学计量数相等，则v正(CO2)＝v逆(CO)，达到化学平衡；B项，ρ＝，当m(气体)不变时，反应即达到平衡；C项，m(CO)不变，则n(CO)不变，反应达到平衡；D项，该反应是气体体积不变的反应，反应任意时刻，体系的压强均相同，所以压强不变不能作为达到平衡的标志。
1.3反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，若在恒压绝热容器中发生，下列选项表明反应一定已达平衡状态的是(　　)
A.容器内的温度不再变化
B.容器内的压强不再变化
C.相同时间内，断开H—H键的数目和断开N—H键的数目比为1∶1
D.容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2
【答案】A
【解析】已知反应为放热反应，当容器内的温度不变时，平衡不再移动，达到平衡状态，A项符合题意；反应在恒压条件下进行，反应前后压强均不变，不能判断是否达到平衡状态，B项不符合题意；当浓度为1∶3∶2时，无法证明正逆反应速率相等，即无法判定是否达到平衡状态，D项不符合题意。
1.4氨基甲酸铵是合成尿素的一种中间产物。已知某温度下，往一恒容密闭容器中加入发生反应。在时达到平衡。可判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是
A．氨基甲酸铵的浓度不再发生变化 B．气体的体积分数不再改变
C．气体的平均摩尔质量不再改变 D．气体的密度不再改变
【答案】D
【解析】A．氨基甲酸铵是固体，固体的物质的量浓度是定值，不能用单位时间固体浓度的变化表示速率，A错误；B．该反应中只有水蒸气一种气体，故反应过程中气体的体积分数一直不变，B错误；C．该反应中只有水蒸气一种气体，气体的平均摩尔质量就是水分子的摩尔质量，故一直不变，C错误；D．恒容密闭容器，气体体积不变，在平衡之前气体总质量变化，故气体的密度是平衡标志，D正确；故选D。
1.5在一定温度下，可逆反应 A(g)+B(g)C(g)+D(g) 达到平衡的标志是
A．反应混合物中A、B、C、D 的质量分数都不再变化
B．反应混合物中A、B、C、D 的分子数相同
C．反应混合物的压强保持不变
D．单位时间内生成 a mol C，同时生成a mol D
【答案】A
【解析】A．反应混合物中A、B、C、D的质量分数都不再变化，说明各物质的浓度不再发生变化，达到平衡状态，故A正确；B．反应混合物中A、B、C、D 的分子数相同不代表各物质分子数保持不变，不能作为判断是否达到平衡状态的依据，故B错误；C．反应前后气体的体积不变，故总压强不随时间改变不能作为判断是否达到化学平衡状态的依据，故C错误；D．单位时间
1.6一定温度下，在容积为的密闭容器内，通入一定量的和空气，在给定条件下发生反应生成的物质的量浓度变化如下图所示：
（1）不能说明反应已达平衡状态的是___________。
A． B．压强不变
C．浓度不再发生变化 D．密度不变
（2）根据图上信息，从反应开始到第一次达到平衡状态时，的平均反应速率为 。
（3）在时，可能改变的条件是___________。
A．降低温度 B．增加浓度 C．减小压强 D．增加浓度
（4）对于该反应，能否通过改变条件使完全转化为？ (选填“能”或“不能”，原因是 。
【答案】（1）D （2） （3）AB （4）不能 该反应为可逆反应
【解析】（1）反应方程式为，A．不同物质表示正逆反应速率，且之比等于化学计量数之比，说明正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡状态，A符合题意；B．反应为前后气体分子数不同的反应，压强随反应的进行发生变化，当压强不变时，反应达到平衡状态，B符合题意；C．SO2浓度不再发生变化，即，反应达到平衡状态，C符合题意；D．体系中物质均为气体，气体总质量不变，容器恒容密闭，根据可知，混合气体的密度始终保持不变，不能判断反应是否达到平衡状态，D不符合题意；故选D；
（2）由图可知，从反应开始到第一次达到平衡时，共进行了4min，SO3的平均反应速率为：；
（3）在6min时，条件改变的瞬间，SO3的浓度不变，但后来SO3的浓度增大，平衡正向移动，
A．降低温度，平衡正向移动，SO3浓度增大，A符合题意；B．增加O2浓度，平衡正向移动，SO3浓度增大，B符合题意；C．减小压强，平衡逆向移动，SO3浓度减小，C不符合题意；D．增大SO3浓度的瞬间，SO3浓度增大，与图象不符，D不符合题意；故选AB；
（4）该反应为可逆反应，反应物的转化率一定小于100%，所以不能通过改变条件，使SO2完全转化为SO3。
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模块
二
化学平衡常数
)
1．平衡常数的概念
一定温度下一个可逆反应达到化学平衡状态时，生成物浓度的系数次幂之积与反应物浓度的系数次幂之积的比值，叫化学平衡常数，符号：Kc
2．平衡常数的表达式
(1)可逆反应：aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）
(2)表达式：Kc＝（固体和液体不列入平衡常数表达式）
(3)平衡常数与书写方式的关系
①正逆反应平衡常数的关系是：Kc正·Kc逆＝1
②化学计量数变成n倍，平衡常数变为n次方倍
③反应③＝反应①+反应②，则：△H3＝△H1+△H2，K3＝K1·K2
④反应③＝反应①－反应②，则：△H3＝△H1－△H2，K3＝
⑤反应③＝a×反应①－×反应②，则：△H3＝a△H1－△H2，K3＝
(4)速率常数和平衡常数的关系
A.基元反应：a A（g）+b B（g）c C（g）+d D（g）
B.速率方程
①抽象化速率方程：笼统的正逆反应速率
v正＝k正·ca（A）·cb（B）、v逆＝k逆·cc（C）·cd（D）
②具体化速率方程：以具体物质表示的正逆反应速率
vA正＝k正·ca（A）·cb（B）、vC逆＝k逆·cc（C）·cd（D）
速率常数和平衡常数的关系
①抽象化：平衡条件v正＝v逆，＝＝Kc
①具体化：平衡条件＝， ＝×＝×Kc
3．平衡常数的意义
(1)对于同类型反应，平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度；
(2)平衡常数的数值越大，反应物的转化率越大，说明反应可以进行得越完全。
K值 ＜10－5 10－5～105 ＞105
反应程度 很难进行 反应可逆 进行完全
4．浓度熵：Qc＝
浓度为任意时刻的浓度，Q越大，反应逆向进行的程度越大，判断反应是否达到平衡或反应进行的方向
①Q＞Kc，反应逆向进行，v正＜v逆
②Q＝Kc，反应达到平衡状态，v正＝v逆
③Q＜Kc，反应正向进行，v正＞v逆
(
模块
三
化学平衡的有关计算
)
1．常用计算公式
(1)反应物的转化率：＝×100%
(2)某组分的百分含量：含量＝×100%
①常见量：体积分数、物质的量分数
②关系式：体积分数＝物质的量分数
(3)气体状态方程：PV＝nRT
条件 公式 文字叙述
同温同压 ＝＝ 气体体积比＝物质的量比＝分子数比
同温同容 ＝＝ 气体压强比＝物质的量比＝分子数比
同温同压同质量 ＝＝＝ 气体密度比＝气体体积反比 ＝物质的量反比＝分子数反比
2．计算模式——“三段式”
(1)依据题干中的条件，建立等量关系进行计算。
反应 aA（g） + bB（g） cC（g） + dD（g）
起始量/mol m n 0 0
转化量/mol ax bx cx dx
平衡量/mol m－ax n－bx cx dx
①反应速率：v（A）＝（时间为tmin）
②反应物转化率：（B）＝×100%
③C的体积分数：φ（C）＝_×100％
④反应前后气体的压强比：＝＝（恒温恒容）
⑤反应前后气体的体积比：＝＝（恒温恒压）
⑥反应前后气体的密度比：＝＝＝（恒温恒压）
【例2 】在一个容积不变的密闭容器中发生反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，其平衡常数K和温度的关系如下表所示：
t/℃ 700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
请填写下列空白。
（1）该反应的平衡常数表达式K= ，该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。
（2）在830℃时，向容器中充入1molCO、5molH2O，保持温度不变，反应达到平衡后，其平衡常数 1.0(填“大于”或“等于”或“小于”)。
（3）在1200℃时，在某时刻反应混合物中CO2、H2、CO、H2O浓度分别为2mol/L、2mol/L、4mol/L、4mol/L，则此时平衡移动方向为 (填“正反应方向”或“逆反应方向”或“不移动”)。
（4）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2) c(H2)=5c(CO) c(H2O)，此时的温度为 ℃。
【答案】（1） 吸热（2）等于（3）逆反应方向（4）700
【解析】（1）平衡常数是指在一定温度下，一个可逆反应达到化学平衡时生成物度的系数次幂之积与反应物浓度的系数次幂之积的比值，该反应的平衡常数表达式K=；由表中数据可知，温度升高，平衡常数增大，说明平衡正向移动，该反应为吸热反应。故答案为：；吸热；
（2）化学平衡常数仅仅是温度的函数，在830℃时，向容器中充入1molCO、5molH2O，保持温度不变，反应达到平衡后，其平衡常数等于1.0。故答案为：等于；
（3）在1200℃时，在某时刻反应混合物中CO2、H2、CO、H2O浓度分别为2mol/L、2mol/L、4mol/L、4mol/L，此时Qc==4＞K=2.6，则此时平衡移动方向为逆反应方向。故答案为：逆反应方向；
（4）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2) c(H2)=5c(CO) c(H2O)，K=，此时的温度为700℃。故答案为：700。
(
题型归纳
)
【题型2 平衡常数的简单计算】
2.1 [2018·全国卷Ⅱ,27(1)节选]CH4—CO2催化反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋247 kJ·mol－1。某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为________。
答案　
解析　　　　　　　 CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)
起始浓度/(mol·L－1)　　1　　　0.5　　　　0　　　0
转化浓度/(mol·L－1)　　0.25　　0.25　　　0.5　　　0.5
平衡浓度/(mol·L－1)　　0.75　　0.25　　　0.5　　　0.5
K＝＝＝。
2.2羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂，能防止某些害虫和真菌的危害。在容积不变的密闭容器中，使用CO与H2S发生下列反应并达到平衡：CO(g) + H2S(g)COS(g) + H2(g)。若反应前CO的物质的量为10 mol，达到平衡时CO的物质的量为8 mol，且化学平衡常数为0.1。下列说法正确的是
A．升高温度，H2S的浓度增大，表明该反应是吸热反应
B．平衡后再通入COS，逆反应速率逐渐增大
C．达到平衡时CO的转化率为80%
D．反应前H2S的物质的量为7 mol
【答案】D
【详解】A．升高温度，H2S浓度增大，说明平衡逆向移动，逆反应吸热，正反应放热，A错误；
B．平衡后再通入COS，通入COS瞬间逆反应速率增大到最大值，之后逆反应速率逐渐减小，B错误；
C．反应前CO的物质的量为10 mol，达到平衡时CO的物质的量为8 mol，消耗CO的物质的量为2mol，达到平衡时CO的转化率：，C错误；
D．设反应前H2S的物质的量为nmol，列三段式：，，解得n=7，D正确；
答案选D。
2.3氢气能用于烟气的脱氮反应：　。某温度下，向2L恒容密闭容器中充入0.2mol和0.2molNO，经5min反应达到平衡，测得平衡体系中。下列说法正确的是
A．使用高效催化剂能提高NO的平衡转化率
B．在0~5min内，
C．保持其他条件不变，增大，逆反应速率减小，平衡正向移动
D．保持其他条件不变向容器中再充入0.2mol和0.2molNO，NO的平衡转化率增大
【答案】D
【详解】A．催化剂只能改变反应速率，不能影响平衡，使用高效催化剂不能提高NO的平衡转化率，故A错误；
B．反应经5min达到平衡，n(N2)=0.05mol ，则消耗NO的物质的量为0.1mol，在0~5min内， v(NO)==0.01mol L-1 min-1，故B错误；
C．保持其他条件不变，增大 c(H2) ，正反应速率瞬间增大，平衡正向移动，生成了生成物，氮气和水蒸气浓度也增大，则逆反应速率随之增大，故C错误；
D．保持其他条件不变向容器中再充入0.2mol H2和0.2molNO，按原比例再加反应物，相当于增大压强，平衡正向移动，NO的平衡转化率增大，故D正确；
故选D。
2.4向一恒容密闭容器中加入和一定量的，发生反应：。的平衡转化率按不同投料比[]，随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A．该反应的平衡常数表达式：
B．投料比：
C．点a、b、c对应的平衡常数：
D．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态
【答案】D
【分析】由题图可知，投料比不变时，随温度的升高CH4的平衡转化率增大，所以该反应为吸热反应；在相同的温度下，投料比减小，相当于在CH4的投料量不变的情况下增大H2O的投料量，当反应物不止一种时，其他条件不变，增大其中一种气态反应物的投料量会增大其他反应物的平衡转化率，同时降低自身平衡转化率，故投料比x越小，CH4的平衡转化率越大，故投料比：。
【解析】A．平衡常数等于生成物浓度系数次方之积与反应物浓度系数次方之积的比；该反应的平衡常数表达式：，A错误；B．投料比x越小，CH4的平衡转化率越大，故投料比：，B错误；C．由分析可知，该反应为吸热反应，随温度升高，平衡常数增大，又由点b、c温度相同，则平衡常数：Ka2.5 时，向恒容容器中加入A发生反应：①2A(g) = 4B(g) + C(g)，②2B(g) D(g) 。反应体系中A、B、C的分压随时间t的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
(对于气相反应，用某组分B的平衡分压pB代替物质的量浓度cB也可表示平衡常数Kp。pB = p总×B的物质的量分数，p总为平衡体系总压强)
A．容器内压强保持不变，表明反应达到平衡状态
B．t1时刻A物质反应完全
C． 时，反应②的分压平衡常数
D．当C、D的分压相等时，反应②中B的转化率为
【答案】D
【解析】A．最后能完全分解，反应②2B(g)D(g)，正向气体分子数减小，容器内压强保持不变，容器内气体的总物质的量不变，反应达到平衡状态，故A正确；B．由图象可知，反应到时t1时刻，A分解完全，故B正确；C．反应到t1时，A分解完全，反应②达到平衡状态，C的分压为20kPa，则反应①生成B的分压为80kPa，平衡时B的分压为16kPa，B的分解量为(80-16)kPa=64kPa，D的分压为32kPa，反应②的分压平衡常数，故C正确；D．当C、D的分压相等时，设C的分压为xkPa，则反应①生成B的分压为4xkPa，D的分压为xkPa，B的分解量为2xkPa，反应②中B的转化率为会，故D错误；故答案为：D。
2.6一定条件下，分别向容积固定的密闭容器中充入A和足量的B，发生反应如下：2A(g)+B(s) 2D(g) △H<0 测得相关数据如下，下列说法不正确的是
实验I 实验II 实验III
反应温度/℃ 800 800 850
c(A)起始/mol L-1 1 2 1
c(A)平衡/mol L-1 0.5 1 0.85
放出的热量/KJ a b c
A．实验Ⅲ的化学平衡常数K<1
B．实验Ⅲ在30分钟达到平衡，则反应速率V(A)=0.005mol/(L min)
C．当容器内气体密度不随时间变化时上述反应已达平衡
D．实验放出的热量关系为b>2a
【答案】D
【解析】A．，所以该温度下反应的平衡常数K＝＝＜1，A正确；B．实验III在30min达到平衡时的速率υ(A)＝＝0.005 mol L-1·min-1，B正确；C．密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量是变化的，而容器容积是不变的，因此当容器内气体密度不随时间而变化时上述反应达到平衡，C正确；D．由于反应前后气体分子数不变，所以实验I和实验Ⅱ的平衡是等效的，因此b＝2a，D错误；答案选D。
(
模块
四
分层训练
)
1．一定条件下的密闭容器中，可逆反应达到平衡时，下列说法正确的是
A．正反应速率为0
B．、、的百分含量相等
C．的浓度不再随时间的变化而变化
D．、、的物质的量之比为1∶3∶2
【答案】C
【解析】A．化学平衡是动态平衡，正反应和逆反应的速率相等但不为0，反应没有停止，故A错误；B．反应达到平衡时，、、的浓度不再改变，、、的百分含量不一定相等，故B错误；C．反应达到平衡时，生成氨气的速率与消耗氨气的速率相等，则的浓度不再随时间的变化而变化，故C正确；D．反应达到平衡时，、、的浓度不再改变，未知起始投入量，、、的物质的量之比不一定为1∶3∶2，故D错误；故选C。
2．在恒温恒容密闭容器中充入一定量的NO和，在一定条件下发生反应：。下列不能说明该反应已达到平衡状态的是
A．反应速率
B．容器内压强不再随时间变化而发生变化
C．容器内气体的平均相对分子质量不再改变
D．容器内
【答案】D
【解析】A．反应速率说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，A不选；B．该反应是气体体积增大的反应，反应过程中压强不断增大，当容器内压强不再随时间变化而发生变化时，反应达到平衡，B不选；C．该反应过程中气体物质的量增大，气体总质量不变，气体的平均相对分子质量减小，当容器内气体的平均相对分子质量不再改变时，说明反应达到平衡，C不选；D．容器内，不能说明各物质的物质的量不再变化，不能说明反应达到平衡，D选；故选D。
3．利用合成甲醇也是有效利用资源的重要途径。将原料气充入某一恒容密闭容器中，只发生，在不同催化剂作用下，反应min时的转化率随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是
A．使用催化剂Ⅰ时，d点未达到平衡
B．c点转化率比a点低的原因一定是催化剂活性降低
C．温度下的反应速率大于温度下的反应速率
D．若a点时，，则此条件下反应已达到最大限度
【答案】B
【解析】A．使用催化剂I时，CO2的转化率随温度升高先增大后减小。温度低于T4时，该反应未达平衡，温度升高，CO2的转化率随着反应速率增大而增大；温度高于T4时，可能是催化剂活性降低，也可能是平衡逆向移动，导致CO2的转化率减小，因此d点未达到平衡，故A正确；B．c点转化率比a点低的原因可能是催化剂活性降低，也可能是平衡逆向移动，故B错误；C．温度T4高于T3，升高温度反应速率加快，故温度下的反应速率大于温度下的反应速率，故C正确；D．由于，若a点时，，则v(CH3OH)正=v(CH3OH)逆，a点处于平衡状态，反应已达到最大限度，故D正确；答案选B。
4．在一定温度下，某反应 体系中，随反应时间的变化如下表：
该反应处于平衡状态的时间区域为
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分的浓度、物质的量等不再变化，据此结合表中数据判断。故答案选D。
5．煤的气化可获得清洁燃料，是实现煤的综合利用的一种重要途径，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等。一定条件下，在容积不变的密闭容器中进行如下反应：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2 (g)。关于该反应达到化学平衡状态的叙述正确的是
A．H2O完全转化为CO和H2 B．H2的浓度保持不变
C．正、逆反应速率相等且均为零 D．H2O、CO的物质的量之比为1∶1
【答案】B
【解析】A．可逆反应中H2O不可能完全转化为CO和H2，A错误；B．反应在容积不变的密闭容器中进行 ，H2浓度保持不变，说明已经平衡，B正确；C．化学反应达到平衡时，反应仍在进行，故正逆反应速率相等但不为零，C错误；D．H2O、CO的物质的量由各成分的起始的量决定，H2O、CO的物质的量之比为1∶1难以判断是否处于平衡状态，D错误；故选B。
6.绝热、恒容的密闭容器中，发生可逆反应： 。下列各项中不能说明该反应已经达到化学平衡状态的是
A．体系的压强不再改变
B．断裂2 mol H-S的同时，也断裂1 mol H-H
C．体系的温度不再改变
D．
【答案】D
【解析】A．该反应是等体积放热反应，由于是绝热、恒容的密闭容器，温度升高，压强增大，当体系的压强不再改变，则达到平衡，故A不符合题意；B．断裂2 mol H S即消耗1molH2S的同时，也断裂1 mol H H即消耗1mol H2，两个不同方向，速率之比等于计量系数之比，能说明达到平衡，故B不符合题意；C．该反应是放热反应，由于是绝热容器，则容器内温度不断升高，当体系的温度不再改变，则达到平衡，故C不符合题意；D．，消耗CO的正向，生成COS是正向，同一个方向，不能说明达到平衡，故D符合题意。综上所述，答案为D。
7．可逆反应：在恒容密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是
①单位时间内生成的同时生成
②单位时间内生成的同时生成
③用表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部
【答案】A
【解析】①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmol NO2，能说明正逆反应速率的相等关系，①正确；②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO只能说明单方向关系，不能说明正逆反应速率的关系，②错误；③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2:2:1的状态是反应进行到任何时刻都成立的关系，不能说明达到了平衡，③错误；④混合气体的颜色不变化说明二氧化氮的浓度不变化，达到平衡状态，④正确；⑤该反应是一个反应前后气体的质量不会改变的化学反应，混合气体的质量是守恒的，容器的体积不变，导致混合气体的密度不再变化，所以该反应不一定达到平衡状态，⑤错误；⑥因该反应是物质的量在增大的化学反应，物质的量与压强成正比，则混合气体的压强不随时间的变化而变化，达到平衡状态，⑥正确；⑦混合气体的平均相对分子质量=平均摩尔质量=，质量是守恒的，物质的量只有达到平衡时才不变，当混合气体的平均摩尔质量不再变化，证明达到了平衡状态，⑦正确；故选A。
8．已知 。一定温度下，在体积恒定的密闭容器中，加入1mol 与1mol ，下列说法正确的是
A．充分反应后，放出热量为a kJ
B．当X的物质的量分数不再改变，表明该反应已达平衡
C．当反应达到平衡状态时，X与W的物质的量浓度之比一定为l∶2
D．若增大Y的浓度，正反应速率增大，逆反应速率减小
【答案】B
【解析】A．加入1mol与1mol，即假设Y完全反应，吸收热量为，而反应是可逆反应，不可能完全转化，所以充分反应后，吸收热量小于，故A错误；B．当X的物质的量分数不再改变，说明，该反应已达平衡，故B正确；C．当反应达到平衡状态时，X与W的物质的量浓度之比可能为1：2，其与各物质的初始浓度及转化率有关，故C错误；D．若增大Y的浓度，正反应速率增大，逆反应速率也增大，而不是减小，故D错误；故选B。
9．在一定温度下的恒容密闭容器中，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。
其中能说明反应NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)达到平衡状态的有几项
A．2 B．3 C．4 D．5
【答案】B
【分析】NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)为气体体积增大的可逆反应，该反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分的浓度、百分含量等变量不再变化，据此判断。
【解析】①该反应为气体体积增大的反应，压强为变量，当混合气体的压强不再变化时，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故①正确；②A为固体，混合气体的密度为变量，当混合气体的密度不再变化时，表明达到平衡状态，故②正确；③该反应为气体体积增大的反应，混合气体的总物质的量为变量，当混合气体的总物质的量不变时，说明达到平衡状态，故③正确；④该反应中只有NH3、CO2为气体，且二者物质的量之比始终为2∶1，则混合气体的平均相对分子质量为定值，不能据此判断平衡状态，故④错误；⑤NH3、CO2均为无色气体，不能根据混合气体的颜色判断平衡状态，故⑤错误；⑥该反应中各反应物或生成物的浓度之比始终等于化学计量数之比，无法判断是否达到平衡状态，故⑥错误；⑦该反应中只有NH3、CO2为气体，且二者物质的量之比始终为2∶1，则气体NH3、CO2的百分含量始终不变，不能据此判断平衡状态，故⑦错误；故选B。
10．通过热分解H2S可获得氢气和单质硫，反应为。在一定温度下，向恒容密闭容器中充入一定量的H2S进行上述反应，下列表述能判断该反应达到化学平衡状态的是
A．
B．容器中混合气体的平均密度不再变化
C．容器中混合气体总压强不再发生变化
D．单位时间内，消耗1molH2S同时生成1molH2
【答案】C
【解析】A．当用速率表示平衡状态时，应满足“一正一逆，且等于系数之比”，则应为，A错误；B．容器容积不变，混合气体总质量不变，密度始终不变，则混合气体的密度不再变化时反应不一定达平衡状态，B错误；C．容器容积不变，随反应进行，气体物质的量逐渐增大，压强也随之增大，当容器中混合气体总压强不再发生变化时，该反应达到平衡状态，C正确；D．无论反应是否达到平衡，单位时间内，消耗1molH2S同时生成1molH2，D错误；故选C。
11．可逆反应，在容积恒定的密闭容器中反应，下列说法能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是
①单位时间内生成n mol的同时生成2n mol
②单位时间内生成n mol的同时生成2n mol
③用、、表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④各气体的浓度不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①③④⑤ B．②③⑤⑦ C．①④⑥⑦ D．①②③④⑤⑥⑦
【答案】C
【解析】①单位时间内生成n mol的同时生成2n mol，说明，该反应已经达到化学平衡状态，①正确；②单位时间内生成n mol的同时生成2n mol，均描述的是逆反应速率，不能判断此时反应达到平衡状态，②错误；③无论反应是否达到平衡，、、表示的反应速率的比均为2∶2∶1，不能判断此时反应达到平衡状态，③错误；④各气体的浓度不再改变，此时，该反应已经达到化学平衡状态，④正确；⑤体系中物质均为气体，气体总质量不变，容器恒容密闭，根据可知，混合气体的密度始终保持不变，不能判断反应是否达到平衡状态，⑤错误；⑥反应为前后气体分子数不同的反应，压强随反应的进行发生变化，当压强不变时，反应达到平衡状态，⑥正确；⑦体系中物质均为气体，气体总质量不变，反应前后气体分子数不等，即气体总物质的量为变量，根据可知，混合气体的平均摩尔质量会随着反应的进行发生变化，当其不变时，反应达到平衡状态，⑦正确；故选C。
12．已知：氧化制的主反应热化学方程式为： K
该反应的历程分为如下两步：
反应①：(快反应)
反应②：(慢反应)
下列说法正确的是
A．当时，反应一定达到平衡
B．相比于提高，提高对主反应速率影响更小
C．
D．
【答案】D
【解析】A．反应达到平衡时，各物质的浓度不再发生改变，当时，不能说明乙烷、乙烯的浓度不再发生改变，则反应不一定达到平衡状态，A错误；B．反应②为慢反应，则总反应的反应速率取决于反应②，提高不能使反应②的速率加快，而提高可以加快反应②的速率，进而提高主反应的反应速率，因此提高对主反应速率影响更大，B错误；C．根据反应历程可知：反应①与②相加可得，因此化学平衡常数为，C错误；D．反应①与②相加可得，因此根据盖斯定律，，D正确；答案选D。
13．向密闭容器中充入和，发生反应　，测得反应在不同压强、不同温度下，平衡混合物中体积分数如图I所示，测得反应时逆反应速率与容器中关系如图Ⅱ所示。下列说法错误的是
A．压强：，平衡常数：
B．图1中条件下，A和C两点反应速率：
C．恒温恒压时，若反应从开始到A点达平衡，则的平衡转化率约为
D．图Ⅱ中当x点平衡体系降温至某一温度时，反应可重新达平衡状态，新平衡点可能是c
【答案】D
【解析】A．正反应体积减小，温度不变时增大压强平衡正向进行，甲醇含量增大，所以；升高温度甲醇的含量降低，说明温度升高平衡逆向进行，反应为放热反应，升高温度平衡常数减小，则K(C)>K(A)＞K(B)，A正确；B．图1中条件下，A和C两点A点的温度更高，升高温度速率加快，则反应速率：，故B正确；C．恒温恒压时，若反应从开始到A点达平衡，甲醇含有为25%；
则，a=，的平衡转化率约为，C正确；
D．降低温度，正、逆反均应速率减小，反应为放热反应，平衡向逆正反应方向移动，甲醇的浓度增大，则新平衡点可能是图中a点，D错误；故选D。
14．在25℃时，恒容密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和2min后达到平衡的浓度如表所示，下列说法不正确的是
物质 X Y Z
初始浓度 1 2 0
平衡浓度 0.5 0.5 1
A．反应可表示为 B．Y的平衡转化率为75%
C．反应前后气体总压强之比为3∶2 D．化学平衡常数为4
【答案】D
【解析】A．由题中表格可以得到从初始到平衡，X的浓度减小了0.5mol/L，Y的浓度减小了1.5mol/L，Z的浓度增加了1mol/L，所以反应的方程式为，A正确；B．Y的平衡转化率为，B正确；C．反应前后气体总压强之比等于反应前后气体的物质的量之比为，C正确；D．化学平衡常数为，D错误；故选D。
15．在一定温度下的可逆反应X(g)2Y(g) >0，v正=k正c(X)，v逆=k逆c2(Y)(k为速率常数)，若在该温度下的k正=10k逆，下列说法错误的是
A．该温度下的平衡常数为10
B．升高温度，k正增大的倍数大于k逆增大的倍数
C．有利于测定X的相对分子质量的条件为高温低压
D．恒压条件下，向平衡体系中充入惰性气体He，X的转化率增大
【答案】C
【解析】A．反应达到平衡时，正逆反应速率相等，v正=k正c(X)=v逆=k逆c2(Y)，K=，故A正确；B．该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，则k正增大的倍数大于k逆增大的倍数，故B正确；C．有利于测定X的相对分子质量即要求平衡逆向移动，低压不利于平衡逆向移动，故C错误；D．恒压条件下，向平衡体系中充入惰性气体He,相当于减小压强，平衡正向移动，X的转化率增大，故D正确。答案选C。
16．一定条件下在容积不变的容器中充入和发生如下反应：，其他条件不变时，分别探究温度和催化剂的比表面积对上述反应的影响。实验测得与时间的关系如图所示。已知：
ⅰ．起始投料比均为2：3；ⅱ．比表面积：单位质量的物质具有的总面积。
下列说法不正确的是
A．Ⅰ、Ⅱ曲线证明催化剂比表面积对上述反应有影响
B．Ⅱ中的平衡转化率为50%
C．在Ⅲ的条件下，该反应的平衡常数
D．min，Ⅲ中平均反应速率
【答案】C
【解析】A．实验为其他条件不变时，分别探究温度和催化剂的比表面积对上述反应的影响；Ⅰ、Ⅱ反应速率不同，但平衡时c(CO)相同，可知平衡未发生移动，故反应温度相同，催化剂的比表面积不同，A正确；B．起始投料比均为2：3；初始情况下c(CO)=4.00×10 3mol/L，则c(NO)=6.00×10 3mol/L，由图可知Δc(CO)=Δc(NO)=3.00×10 3mol/L，故α(NO)==50%，，B正确；C．在Ⅲ的条件下可得：
，C错误；D．结合C分析可知，min，Ⅲ中平均反应速率，D正确；故选C。
17．向体积为5L的恒容密闭容器中通入和各2mol，发生反应：。在不同温度下测得随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是
A．该反应ΔH<0，ΔS>0
B．T1温度下，该反应的平衡常数K=27
C．a、b两点平衡常数：Ka > Kb
D．T1温度下，0到2min内，用表示的平均反应速率为
【答案】C
【解析】A．温度越高，反应越先达到平衡状态，则T1＞T2，由图可知，反应达到平衡时，n(CO)：T1＞T2，说明其它条件不变时，升高温度使平衡向正向移动，则该反应为吸热反应，ΔH>0；该方程式中，反应物气体的计量数之和小于生成物气体的计量数之和，则ΔS>0，A错误；B．可列出T1温度下的三段式：
则该反应的平衡常数，B错误；C．该反应ΔH>0，T1＞T2，升高温度，平衡向正向移动，K值增大，则K(a)＞K(b)，C正确；D．T1温度下，0到2min内，CO反应生成了1.0mol，则同时生成3.0mol，用表示的平均反应速率为：，D错误；故选C。
18．某温度下，可逆反应的平衡常数为K，下列对K的说法正确的是
A．温度越高，K一定越大
B．如果，则
C．若缩小反应器的容积，增大压强，则K增大
D．K值越大，表明该反应越有利于C的生成，反应物的转化率越大
【答案】D
【解析】A．若该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应移动，平衡常数降低，若正反应为吸热反应，升高温度平衡向正反应移动，平衡常数增大，A项错误；B．平衡常数，由于不知道平衡体系中各组分的浓度，则无论m+n是否等于p，K都无法确定1，B项错误；C．化学平衡常数只受温度影响，与浓度无关，若缩小反应器的容积，能使平衡正向移动，但温度不变，化学平衡常数不变，C项错误；D．平衡常数K越大，说明反应进行的程度越大，反应越有利于C的生成，反应物的转化率越大，D项正确；故选D。
19．完成下列问题。
I.（1）已知在448℃时，反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数K1为49，则该温度下反应2HI(g) H2(g)+I2(g)的平衡常数K2为 ；反应H2(g)+I2(g) HI(g)的平衡常数K3为 。
Ⅱ．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的关系如下表所示：
t/℃ 700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
回答下列问题：
（2）该反应的化学平衡常数表达式为K= 。
（3）该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。
（4）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_______。
A．容器中压强不变 B．混合气体中c(CO)不变
C．v(H2)正=v(H2O)逆 D．c(CO2)=c(CO)
（5）某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为 ℃。
（6）为了减少CO的排放，某环境研究小组以CO和为原料合成清洁能源二甲醚()，反应如下：。如图所示能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为 (填曲线标记字母)，其判断理由是 。
【答案】（1） 7（2）（3）吸热（4）BC
（5）830（6）a 该反应的，反应属于放热反应，平衡常数K随温度的升高而降低
【解析】（1）根据，则有；反应H2(g)+I2(g) HI(g)的平衡常数；
（2）化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各种生成物浓度幂之积与各种反应物浓度幂之积的比，则反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)的化学平衡常数；
（3）根据表格数据可知：升高温度，化学平衡常数增大，说明升高温度，化学平衡正向移动，因此该反应的正反应为吸热反应；
（4）A．该反应为气体的物质的量不变的反应，则容器中压强始终不变，不能作为判定平衡的方法，故A错误；B．混合气体中c(CO)不变，则达到化学平衡，故B正确；C．v(H2)正=v(H2O)逆，则对于氢气来说正逆反应速率相等，则达到平衡，故C正确；D．c(CO2)=c(CO)，该反应不一定达到平衡，浓度关系取决于反应物的起始量和转化率，故D错误；故选BC；
（5）c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O) 时，平衡常数K=1,则此时的温度为830℃；
（6）由反应：可知，该反应的，反应属于放热反应，平衡常数K随温度的升高而降低，所以能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为a。
20．在体积为1 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：，测得CO2和CH3OH的浓度随时间的变化如图所示。
（1）从0 min到10 min， 。
（2）平衡时CO2的转化率为 。
（3）下列能说明上述反应达到平衡状态的是______（填字母）。
A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．单位时间内消耗3 mol H2，同时生成1 mol H2O
D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变
（4）平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是 。
（5）该反应的平衡常数 。
【答案】（1）（2）75%（3）D（4）30%（5）
【解析】（1）；（2）平衡时CO2的转化率为；
（3）A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1，不能说明反应达到平衡状态，A不符合题意；B．体系中物质均为气体，气体总质量不变，容器恒容密闭，根据可知，混合气体的密度始终保持不变，不能判断反应是否达到平衡状态，B不符合题意；C．单位时间内消耗3 mol H2，同时生成1 mol H2O ，均描述的是正反应速率，不能判断反应是否达到平衡，C不符合题意；D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变时，，反应达到平衡状态，D符合题意；故选D；
（4）1 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，由图可得三段式：，平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数等于物质的量分数是：；
（5）由（4）中三段式得。
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第6讲 化学平衡状态及化学平衡常数
(
模块导航
)
(
模块一
化学平衡状态
)
1．可逆反应
一定条件下既能向 方向进行，同时又能向 方向进行的化学反应。
(1)“二同”： 下；正、逆反应同时进行。
(2)“一不能”：不能进行到底。
2．化学平衡状态的建立
(1)概念
一定条件下的 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)建立
3．化学平衡的特征
(1)逆： 反应；
(2)动：化学平衡是一种 平衡， ；
(3)等：正反应速率 逆反应速率；
(4)定：反应物和生成物的质量或浓度保持 ；
(5)变：条件改变，平衡状态可能改变，新条件下建立 的化学平衡。
4．化学平衡状态的判断
(1)判断方法分析
化学反应 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 是否平衡
混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或物质的量分数一定
②各物质的质量或质量分数一定
③各气体的体积或体积分数一定
④总体积、总压强、总物质的量一定
正、逆反 应速率之 间的关系 ①单位时间内消耗了m mol A，同时也生成了m mol A
②单位时间内消耗了n mol B，同时也消耗了p mol C
③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q
④单位时间内生成了n mol B，同时也消耗了q mol D
压强 ①其他条件一定、总压强一定，且m＋n≠p＋q
②其他条件一定、总压强一定，且m＋n＝p＋q
混合气体的平均相对分子质量 ①平均相对分子质量一定，且m＋n≠p＋q
②平均相对分子质量一定，且m＋n＝p＋q
温度 任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时
气体密度(ρ) ①只有气体参加的反应，密度保持不变(恒容密闭容器中)
②m＋n≠p＋q时，密度保持不变(恒压容器中)
③m＋n＝p＋q时，密度保持不变(恒压容器中)
颜色 反应体系内有色物质的颜色稳定不变(其他条件不变)
【方法技巧】判断化学平衡状态的两种方法
(1)动态标志：v正＝v逆≠0
①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。
②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态。
(2)静态标志：“变量”不变
在未达到平衡时不断变化、在达到平衡时不再发生变化的各种物理量(如各物质的质量、物质的量或浓度、百分含量、压强、密度或颜色等)，如果不再发生变化，即达到平衡状态。
可简单总结为“正逆相等，变量不变”。
【归纳总结】几种特殊反应的平衡依据
(1)量比不变型
①反应物或生成物量的比不变， 达到平衡状态
②反应物和生成物量的比不变， 达到平衡状态
(2)量相等型
①反应物和生成物的量相等， 达平衡状态
②反应物和反应物的量相等， 达平衡状态
③量不变≠量相等≠量或量的比等于某一具体的数
(3)等体反应型：3A（g）2B（g）+C（g）
①恒温恒压：混合气体的体积不变， 达到平衡状态
②恒温恒容：混合气体的压强不变， 达到平衡状态
(4)固液参与型：2A（g）2B（g）+C（s）
①混合气体的密度不变， 达到平衡状态（恒T、V）
②混合气体的平均摩尔质量不变， 达到平衡状态
(5)固液分解型：2A（s）2B（g）+C（g）
①混合气体的密度不变， 达到平衡状态（恒T、V）
②混合气体的平均摩尔质量不变， 达到平衡状态
③某种气体组分的物质的量分数不变， 达到平衡状态
【例1 】化学平衡状态的判断
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C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是______________。
(4)能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是______________。
(5)能说明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是______________。
(
题型归纳
)
【题型1 化学平衡状态的判断】
1.1在一定温度下，在恒定容积的密闭容器中进行的可逆反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)达到化学平衡的标志是(　　)
A.容器内的总压强不随时间而变化
B.反应速率v(A2)＝v(B2)＝v(AB)
C.单位时间内有n mol A2生成的同时就有2n mol AB生成
D.容器内混合气体的密度不随时间而变化
1.2在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳在恒容密闭容器中发生下列反应：Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)，不可用上述反应中某种物理量来说明该反应已达到平衡状态的是(　　)
A.CO的生成速率与CO2的生成速率相等
B.气体密度不再变化
C.CO的质量不变
D.体系的压强不再发生变化
1.3反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，若在恒压绝热容器中发生，下列选项表明反应一定已达平衡状态的是(　　)
A.容器内的温度不再变化
B.容器内的压强不再变化
C.相同时间内，断开H—H键的数目和断开N—H键的数目比为1∶1
D.容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2
1.4氨基甲酸铵是合成尿素的一种中间产物。已知某温度下，往一恒容密闭容器中加入发生反应。在时达到平衡。可判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是
A．氨基甲酸铵的浓度不再发生变化 B．气体的体积分数不再改变
C．气体的平均摩尔质量不再改变 D．气体的密度不再改变
1.5在一定温度下，可逆反应 A(g)+B(g)C(g)+D(g) 达到平衡的标志是
A．反应混合物中A、B、C、D 的质量分数都不再变化
B．反应混合物中A、B、C、D 的分子数相同
C．反应混合物的压强保持不变
D．单位时间内生成 a mol C，同时生成a mol D
1.6一定温度下，在容积为的密闭容器内，通入一定量的和空气，在给定条件下发生反应生成的物质的量浓度变化如下图所示：
（1）不能说明反应已达平衡状态的是___________。
A． B．压强不变
C．浓度不再发生变化 D．密度不变
（2）根据图上信息，从反应开始到第一次达到平衡状态时，的平均反应速率为 。
（3）在时，可能改变的条件是___________。
A．降低温度 B．增加浓度 C．减小压强 D．增加浓度
（4）对于该反应，能否通过改变条件使完全转化为？ (选填“能”或“不能”，原因是 。
(
模块
二
化学平衡常数
)
1．平衡常数的概念
一定温度下一个可逆反应达到化学平衡状态时， 浓度的系数次幂之积与 浓度的系数次幂之积的比值，叫化学平衡常数，符号：Kc
2．平衡常数的表达式
(1)可逆反应：aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）
(2)表达式：Kc＝（固体和液体不列入平衡常数表达式）
(3)平衡常数与书写方式的关系
①正逆反应平衡常数的关系是：Kc正·Kc逆＝
②化学计量数变成n倍，平衡常数变为 倍
③反应③＝反应①+反应②，则：△H3＝ ，K3＝
④反应③＝反应①－反应②，则：△H3＝ ，K3＝
⑤反应③＝a×反应①－×反应②，则：△H3＝a － ，K3＝
(4)速率常数和平衡常数的关系
A.基元反应：a A（g）+b B（g）c C（g）+d D（g）
B.速率方程
①抽象化速率方程：笼统的正逆反应速率
v正＝k正·ca（A）·cb（B）、v逆＝k逆·cc（C）·cd（D）
②具体化速率方程：以具体物质表示的正逆反应速率
vA正＝k正·ca（A）·cb（B）、vC逆＝k逆·cc（C）·cd（D）
速率常数和平衡常数的关系
①抽象化：平衡条件v正＝v逆，＝＝Kc
①具体化：平衡条件＝， ＝×＝×Kc
3．平衡常数的意义
(1)对于同类型反应，平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的 ；
(2)平衡常数的数值越 ，反应物的转化率 ，说明反应可以进行得越完全。
K值 ＜10－5 10－5～105 ＞105
反应程度
4．浓度熵：Qc＝
浓度为任意时刻的浓度，Q越大，反应 向进行的程度越大，判断反应是否达到平衡或反应进行的方向
①Q＞Kc，反应 向进行，v正 v逆
②Q＝Kc，反应达到平衡状态，v正 v逆
③Q＜Kc，反应 向进行，v正 v逆
(
模块
三
化学平衡的有关计算
)
1．常用计算公式
(1)反应物的转化率：＝×100%
(2)某组分的百分含量：含量＝×100%
①常见量：体积分数、物质的量分数
②关系式：体积分数 物质的量分数
(3)气体状态方程： 条件 公式 文字叙述
同温同压 ＝＝
同温同容 ＝＝
同温同压同质量 ＝＝＝
2．计算模式——“三段式”
(1)依据题干中的条件，建立等量关系进行计算。
反应 aA（g） + bB（g） cC（g） + dD（g）
起始量/mol m n 0 0
转化量/mol ax bx cx dx
平衡量/mol m－ax n－bx cx dx
①反应速率：v（A）＝（时间为tmin）
②反应物转化率：（B）＝×100%
③C的体积分数：φ（C）＝_×100％
④反应前后气体的压强比：＝＝（恒温恒容）
⑤反应前后气体的体积比：＝＝（恒温恒压）
⑥反应前后气体的密度比：＝＝＝（恒温恒压）
【例2 】在一个容积不变的密闭容器中发生反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，其平衡常数K和温度的关系如下表所示：
t/℃ 700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
请填写下列空白。
（1）该反应的平衡常数表达式K= ，该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。
（2）在830℃时，向容器中充入1molCO、5molH2O，保持温度不变，反应达到平衡后，其平衡常数 1.0(填“大于”或“等于”或“小于”)。
（3）在1200℃时，在某时刻反应混合物中CO2、H2、CO、H2O浓度分别为2mol/L、2mol/L、4mol/L、4mol/L，则此时平衡移动方向为 (填“正反应方向”或“逆反应方向”或“不移动”)。
（4）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2) c(H2)=5c(CO) c(H2O)，此时的温度为 ℃。
(
题型归纳
)
【题型2 平衡常数的简单计算】
2.1 [2018·全国卷Ⅱ,27(1)节选]CH4—CO2催化反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋247 kJ·mol－1。某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为________。
2.2羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂，能防止某些害虫和真菌的危害。在容积不变的密闭容器中，使用CO与H2S发生下列反应并达到平衡：CO(g) + H2S(g)COS(g) + H2(g)。若反应前CO的物质的量为10 mol，达到平衡时CO的物质的量为8 mol，且化学平衡常数为0.1。下列说法正确的是
A．升高温度，H2S的浓度增大，表明该反应是吸热反应
B．平衡后再通入COS，逆反应速率逐渐增大
C．达到平衡时CO的转化率为80%
D．反应前H2S的物质的量为7 mol
2.3氢气能用于烟气的脱氮反应：　。某温度下，向2L恒容密闭容器中充入0.2mol和0.2molNO，经5min反应达到平衡，测得平衡体系中。下列说法正确的是
A．使用高效催化剂能提高NO的平衡转化率
B．在0~5min内，
C．保持其他条件不变，增大，逆反应速率减小，平衡正向移动
D．保持其他条件不变向容器中再充入0.2mol和0.2molNO，NO的平衡转化率增大
2.4向一恒容密闭容器中加入和一定量的，发生反应：。的平衡转化率按不同投料比[]，随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A．该反应的平衡常数表达式：
B．投料比：
C．点a、b、c对应的平衡常数：
D．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态
2.5 时，向恒容容器中加入A发生反应：①2A(g) = 4B(g) + C(g)，②2B(g) D(g) 。反应体系中A、B、C的分压随时间t的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
(对于气相反应，用某组分B的平衡分压pB代替物质的量浓度cB也可表示平衡常数Kp。pB = p总×B的物质的量分数，p总为平衡体系总压强)
A．容器内压强保持不变，表明反应达到平衡状态
B．t1时刻A物质反应完全
C． 时，反应②的分压平衡常数
D．当C、D的分压相等时，反应②中B的转化率为
2.6一定条件下，分别向容积固定的密闭容器中充入A和足量的B，发生反应如下：2A(g)+B(s) 2D(g) △H<0 测得相关数据如下，下列说法不正确的是
实验I 实验II 实验III
反应温度/℃ 800 800 850
c(A)起始/mol L-1 1 2 1
c(A)平衡/mol L-1 0.5 1 0.85
放出的热量/KJ a b c
A．实验Ⅲ的化学平衡常数K<1
B．实验Ⅲ在30分钟达到平衡，则反应速率V(A)=0.005mol/(L min)
C．当容器内气体密度不随时间变化时上述反应已达平衡
D．实验放出的热量关系为b>2a
(
模块
四
分层训练
)
1．一定条件下的密闭容器中，可逆反应达到平衡时，下列说法正确的是
A．正反应速率为0
B．、、的百分含量相等
C．的浓度不再随时间的变化而变化
D．、、的物质的量之比为1∶3∶2
2．在恒温恒容密闭容器中充入一定量的NO和，在一定条件下发生反应：。下列不能说明该反应已达到平衡状态的是
A．反应速率
B．容器内压强不再随时间变化而发生变化
C．容器内气体的平均相对分子质量不再改变
D．容器内
3．利用合成甲醇也是有效利用资源的重要途径。将原料气充入某一恒容密闭容器中，只发生，在不同催化剂作用下，反应min时的转化率随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是
A．使用催化剂Ⅰ时，d点未达到平衡
B．c点转化率比a点低的原因一定是催化剂活性降低
C．温度下的反应速率大于温度下的反应速率
D．若a点时，，则此条件下反应已达到最大限度
4．在一定温度下，某反应 体系中，随反应时间的变化如下表：
该反应处于平衡状态的时间区域为
A． B． C． D．
5．煤的气化可获得清洁燃料，是实现煤的综合利用的一种重要途径，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等。一定条件下，在容积不变的密闭容器中进行如下反应：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2 (g)。关于该反应达到化学平衡状态的叙述正确的是
A．H2O完全转化为CO和H2 B．H2的浓度保持不变
C．正、逆反应速率相等且均为零 D．H2O、CO的物质的量之比为1∶1
6.绝热、恒容的密闭容器中，发生可逆反应： 。下列各项中不能说明该反应已经达到化学平衡状态的是
A．体系的压强不再改变
B．断裂2 mol H-S的同时，也断裂1 mol H-H
C．体系的温度不再改变
D．
7．可逆反应：在恒容密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是
①单位时间内生成的同时生成
②单位时间内生成的同时生成
③用表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部
8．已知 。一定温度下，在体积恒定的密闭容器中，加入1mol 与1mol ，下列说法正确的是
A．充分反应后，放出热量为a kJ
B．当X的物质的量分数不再改变，表明该反应已达平衡
C．当反应达到平衡状态时，X与W的物质的量浓度之比一定为l∶2
D．若增大Y的浓度，正反应速率增大，逆反应速率减小
9．在一定温度下的恒容密闭容器中，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。
其中能说明反应NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)达到平衡状态的有几项
A．2 B．3 C．4 D．5
10．通过热分解H2S可获得氢气和单质硫，反应为。在一定温度下，向恒容密闭容器中充入一定量的H2S进行上述反应，下列表述能判断该反应达到化学平衡状态的是
A．
B．容器中混合气体的平均密度不再变化
C．容器中混合气体总压强不再发生变化
D．单位时间内，消耗1molH2S同时生成1molH2
11．可逆反应，在容积恒定的密闭容器中反应，下列说法能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是
①单位时间内生成n mol的同时生成2n mol
②单位时间内生成n mol的同时生成2n mol
③用、、表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④各气体的浓度不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①③④⑤ B．②③⑤⑦ C．①④⑥⑦ D．①②③④⑤⑥⑦
12．已知：氧化制的主反应热化学方程式为： K
该反应的历程分为如下两步：
反应①：(快反应)
反应②：(慢反应)
下列说法正确的是
A．当时，反应一定达到平衡
B．相比于提高，提高对主反应速率影响更小
C．
D．
13．向密闭容器中充入和，发生反应　，测得反应在不同压强、不同温度下，平衡混合物中体积分数如图I所示，测得反应时逆反应速率与容器中关系如图Ⅱ所示。下列说法错误的是
A．压强：，平衡常数：
B．图1中条件下，A和C两点反应速率：
C．恒温恒压时，若反应从开始到A点达平衡，则的平衡转化率约为
D．图Ⅱ中当x点平衡体系降温至某一温度时，反应可重新达平衡状态，新平衡点可能是c
14．在25℃时，恒容密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和2min后达到平衡的浓度如表所示，下列说法不正确的是
物质 X Y Z
初始浓度 1 2 0
平衡浓度 0.5 0.5 1
A．反应可表示为 B．Y的平衡转化率为75%
C．反应前后气体总压强之比为3∶2 D．化学平衡常数为4
15．在一定温度下的可逆反应X(g)2Y(g) >0，v正=k正c(X)，v逆=k逆c2(Y)(k为速率常数)，若在该温度下的k正=10k逆，下列说法错误的是
A．该温度下的平衡常数为10
B．升高温度，k正增大的倍数大于k逆增大的倍数
C．有利于测定X的相对分子质量的条件为高温低压
D．恒压条件下，向平衡体系中充入惰性气体He，X的转化率增大
16．一定条件下在容积不变的容器中充入和发生如下反应：，其他条件不变时，分别探究温度和催化剂的比表面积对上述反应的影响。实验测得与时间的关系如图所示。已知：
ⅰ．起始投料比均为2：3；ⅱ．比表面积：单位质量的物质具有的总面积。
下列说法不正确的是
A．Ⅰ、Ⅱ曲线证明催化剂比表面积对上述反应有影响
B．Ⅱ中的平衡转化率为50%
C．在Ⅲ的条件下，该反应的平衡常数
D．min，Ⅲ中平均反应速率
17．向体积为5L的恒容密闭容器中通入和各2mol，发生反应：。在不同温度下测得随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是
A．该反应ΔH<0，ΔS>0
B．T1温度下，该反应的平衡常数K=27
C．a、b两点平衡常数：Ka > Kb
D．T1温度下，0到2min内，用表示的平均反应速率为
18．某温度下，可逆反应的平衡常数为K，下列对K的说法正确的是
A．温度越高，K一定越大
B．如果，则
C．若缩小反应器的容积，增大压强，则K增大
D．K值越大，表明该反应越有利于C的生成，反应物的转化率越大
19．完成下列问题。
I.（1）已知在448℃时，反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数K1为49，则该温度下反应2HI(g) H2(g)+I2(g)的平衡常数K2为 ；反应H2(g)+I2(g) HI(g)的平衡常数K3为 。
Ⅱ．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的关系如下表所示：
t/℃ 700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
回答下列问题：
（2）该反应的化学平衡常数表达式为K= 。
（3）该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。
（4）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_______。
A．容器中压强不变 B．混合气体中c(CO)不变
C．v(H2)正=v(H2O)逆 D．c(CO2)=c(CO)
（5）某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为 ℃。
（6）为了减少CO的排放，某环境研究小组以CO和为原料合成清洁能源二甲醚()，反应如下：。如图所示能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为 (填曲线标记字母)，其判断理由是 。
20．在体积为1 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：，测得CO2和CH3OH的浓度随时间的变化如图所示。
（1）从0 min到10 min， 。
（2）平衡时CO2的转化率为 。
（3）下列能说明上述反应达到平衡状态的是______（填字母）。
A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．单位时间内消耗3 mol H2，同时生成1 mol H2O
D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变
（4）平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是 。
（5）该反应的平衡常数 。
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