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第七章
化学反应速率与化学平衡
第35讲　化学平衡常数及转化率
复习目标 1．认识化学平衡常数是表征反应限度的物理量，知道化学平衡常数的含义。
2．能书写平衡常数表达式，能进行平衡常数、转化率的简单计算。
3．能利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡及平衡移动的方向。
考点二
提能训练　练案[35]
考点一
考点一　化学平衡常数
1．定义
在一定________下，当一个可逆反应达到____________时，生成物_____________与反应物_____________的比值是一个常数，简称平衡常数，用符号____表示。化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
温度
化学平衡
浓度幂之积
浓度幂之积
K
2．表达式
固体或液体纯净物浓度不变，不能写入平衡常数表达式
注意：(1)平衡常数表达式中，各物质的浓度均为平衡时的浓度。其书写形式与化学方程式的书写有关。
(2)意义：K值大小反映了化学反应进行的程度。
①K值越大，正反应进行的程度越大，反应物的转化率越大。当K≥105时，可以认为反应进行得较完全。
②K值越小，正反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。当K≤10－5时，认为反应很难进行。
3．影响因素
化学平衡常数K只受________影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，与压强变化、是否使用催化剂等无关。在一定温度下，平衡常数保持不变。
4．应用
(1)判断可逆反应进行的程度
K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。
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
温度
(2)判断反应是否达到平衡或反应进行的方向
(3)判断可逆反应的反应热
提示：(1)减小　(2)不处于　<
【易错辨析】
(1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度。(　　)
[提示]　×　平衡常数表达式中，必须是各物质的平衡浓度。
(2)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大。(　　)
[提示]　×　平衡常数只与温度有关。
(3)对某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大。(　　)
[提示]　×　正反应是吸热反应时，升高温度，化学平衡常数增大，若正反应是放热反应，升高温度，化学平衡常数减小。
(4)由化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度。(　　)
[提示]　√　化学平衡常数K越大，正向进行的趋势越大，可以由化学平衡常数K推断一个可逆反应进行的程度。
(5)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动。(　　)
[提示]　×　平衡常数发生变化，化学平衡一定发生移动达到新的平衡。
(6)对可逆反应来说，正反应的化学平衡常数与逆反应的化学平衡常数一定不相等。(　　)
[提示]　×　对于一定温度下的同一个反应，其正反应和逆反应的化学平衡常数的乘积等于1，如果正反应的平衡常数为1，则逆反应的平衡常数也为1，两者相等。
(7)减小反应物的浓度，平衡逆向移动，化学平衡常数减小。(　　)
[提示]　×　K值只受温度影响，与物质的浓度、压强变化无关。
[提示]　×　对于给定的化学反应，温度不变，K不变。
(10)一般情况下，对于给定的化学反应，反应物的浓度越大，化学平衡常数越大。(　　)
[提示]　×　一般情况下，给定反应的化学平衡常数只与温度有关。
微考点1　化学平衡常数的影响因素及应用
[答案]　D
[答案]　D
A．Ⅰ
B．Ⅲ
C．Ⅱ
D．以上都不正确
(2)某温度下，向容积为2.0 L的恒容密闭容器中充入1.0 mol CO2(g)和3.0 mol H2(g)模拟上述反应，反应达到平衡状态时，测得n(CH3OH)＝0.50 mol。该温度下，平衡常数K约为________。
A．3.00 B．2.08
C．0.59 D．0.15
[答案]　(1)B　(2)C
[解析]　(1)该反应为放热反应，随着温度升高，平衡逆向移动，化学平衡常数K减小，曲线Ⅲ代表该反应的化学平衡常数K与温度的关系。
化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系
正、逆反应的平衡常数互为倒数。
1
两个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的平衡常数之积；两个化学方程式相减得到新的化学方程式，其化学平衡常数是两个反应的平衡常数之商。
2
3
4．(2026·山东实验中学检测)甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如表所示：
微考点2　化学平衡常数与平衡移动方向的判断
(1)根据表中信息推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝__________ (用K1、K2表示)。
(2)反应③的ΔH________(填“>”或“<”)0。
(3)500 ℃时测得反应③在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L－1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v(正)______ (填“>”“＝”或“<”)v(逆)。
[答案]　(1)K1·K2　(2)<　(3)>
(3)某温度下，各物质的平衡浓度符合关系式：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，容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的容积，平衡________________(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。
(6)若1 200 ℃时，在某时刻反应体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol·L－1、2 mol·L－1、4 mol·L－1、4 mol·L－1，则此时上述反应________________(填“向正反应方向进行”“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”)。
考点二　化学平衡常数及转化率的计算
1．明确三个量的关系
(1)对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。
(2)对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。
(3)各物质的转化量之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。
【易错辨析】
(1)改变条件，使某可逆反应反应物的平衡转化率增大，则该可逆反应的平衡常数一定增大。(　　)
[提示]　×　反应物的平衡转化率增大可能是移走生成物或增大反应物浓度等使平衡正向移动，若温度不变，则平衡常数不变。
(2)平衡体系中，压强平衡常数一定等于浓度平衡常数。(　　)
[提示]　×　根据压强平衡常数和浓度平衡常数表达式可知，二者不一定相等。
(3)物质的转化率与平衡转化率不一定相等。(　　)
[提示]　√　物质的转化率包括非平衡态和平衡态时的转化率。
(4)生成物的理论产量是指可逆反应完全进行时的生成量。(　　)
[提示]　√　应在反应物完全反应时，依据化学方程式计算产物的生成量。
[提示]　×　一定条件下，当反应物按计量数之比建立平衡时，生成物的体积分数达到最大值，当增大一种反应物的浓度时，生成物的体积分数会减小。
(6)化学平衡正向移动，反应物的转化率增大。(　　)
[提示]　×　化学平衡正向移动，可能是增大某种反应物的浓度，该种反应物的转化率减小，另一种反应物的转化率增大。
微考点1　化学平衡常数的常规计算
下列叙述正确的是(　　)
A．上述丙烷脱氢反应的ΔH<0
B．升高温度，上述反应的平衡常数减小
C．T1 K时，丙烷的平衡转化率为50%
D．T2 K时，平衡常数K为4.0
温度/K c[C3H6(g)]/(mol·L－1) 0 min 5 min 10 min 15 min 20 min 25 min
T1 0.00 0.25 0.40 0.48 0.50 0.50
T2＝T1＋100 0.00 0.35 0.65 0.80 0.80 0.80
[答案]　C
[答案]　8×108
微考点2　有关压强平衡常数的计算
A．1～4 min(实线)内，v(CO2)约为0.62 mol·L－1·min－1
B．该条件下的实线对应的Kp为0.02 MPa－2
C．要变成虚线，可能的条件是升高温度或加入催化剂
D．当气体的平均摩尔质量或密度一定时，化学反应达到平衡状态
[答案]　B
要变成虚线，达到平衡所需时间变短，说明反应速率增大，达到平衡时氢气的物质的量变大，说明平衡逆向移动，则可能的条件是升高温度，但不能是加入催化剂，如果加入催化剂，达到平衡时氢气的物质的量不变，C错误；该反应的正反应是气体体积减小的反应，气体的总质量不变，气体的物质的量减小，气体的摩尔质量增大，当气体的平均摩尔质量一定时，说明反应达到化学平衡状态；气体的总质量不变，容器的容积不变，密度始终不变，因此当密度一定时，不能说明反应达到化学平衡状态，D错误。
①初始温度为900 K，缓慢加热至1 400 K时，实验表明BaCO3已全部消耗，此时反应体系中含Ba物种为________。
②1 823 K下，反应速率的变化特点为__________________________ ____________________________________________________________，其原因是______________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________。
微考点3　有关转化率的计算
A．逆反应速率：a>b
B．b点时该反应一定达到平衡
C．再向容器Ⅲ中加入适量W，n(X)增大
D．再向容器Ⅲ中充入0.6 mol X和0.2 mol Z，Y转化率不变
[答案]　D
[解析]　b点温度高，且产物物质的量多，逆反应速率是b>a，A错误；根据图中信息，由于b点相对于a点温度高，反应速率大，n(X)减小，说明相同时间反应进行程度大，但反应不一定达到平衡，B错误；根据图中信息，c点相对于b点，n(X)增大，该反应是放热反应，说明c点反应一定达平衡，W为固体，加入适量W，平衡不移动，n(X)不变，C错误；c点时X为0.75 mol，则Y为1.5 mol，Z为0.25 mol，K＝
回答下列问题：
(1)欲提高A的平衡转化率，应采取的措施为____________________ ______________________________________________ (答出两项措施)。
(2)由总压强p和起始压强p0计算，平衡时A的转化率为________。
时间t/h 0 1 2 4 8 16 20 25 30
总压强p/100 kPa 4.91 5.58 6.32 7.31 8.54 9.50 9.52 9.53 9.53
[答案]　(1)升高温度；降低压强　(2)94.1%
(1)若达到平衡后，M的转化率为60%，则N的平衡浓度是________，平衡常数K为________。
(2)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c(M)＝4 mol/L，c(N)＝a mol/L，达到平衡后，c(P)＝2 mol/L，则M的转化率为________，N的起始浓度为________。
2．求解平衡常数的思维步骤
(2)比较化学平衡常数大小关系的方法
①确定正反应是吸热反应还是放热反应。
②判断温度对平衡常数的影响，对吸热反应来说，升高温度，平衡常数增大；对放热反应，升高温度，平衡常数减小。
③温度相同，压强不同或初始量不同，同一个化学反应的平衡常数相等。
4．计算压强平衡常数(Kp)的思维流程
5．在恒容密闭容器中，反应物用量的改变对平衡转化率的影响
提能训练　练案[35]
[答案]　A
[解析]　由题表中数据可知，温度越高，K值越大，可知升高温度，平衡正向移动，所以该反应为吸热反应，A正确；800 ℃时，K＝1.0，向一个1 L的密闭容器中充入0.20 mol A和0.20 mol B，得三段式：
下列说法错误的是(　　)
A．前50 s内SO2(g)的平均生成速率为0.03 mol·L－1·s－1
B．容器内密度不再改变说明反应已达平衡
C．150 s时，向容器中继续通入2 mol SO3、2 mol SO2、1 mol O2，则此时反应将逆向进行
D．其他条件不变，若将恒容改为恒压，则平衡时SO3的转化率增大
t/s 0 50 100 150
c(SO3)/(mol·L－1) 4.00 2.50 2.00 2.00
[答案]　B
下列说法正确的是(　　)
A．实验①中，若5 min时测得n(M)＝0.050 mol，则0至5 min时间内，用N表示的平均反应速率v(N)＝1.0×10－2 mol/(L·min)
B．实验②中，该反应的平衡常数K＝2.0
C．实验③中，达到平衡时，Y的转化率为60%
D．实验④中，达到平衡时，b＝0.06
[答案]　D
A．其他条件相同时，升高温度，化学反应速率加快
B．在80～100 min内，以γ-丁内酯的浓度变化表示的反应速率为5.0×10－4 mol·L－1·min－1
C．120 min时γ-羟基丁酸的转化率为60%
D．298 K时该反应的平衡常数K＝2.75
[答案]　C
下列说法正确的是(　　)
A．该反应ΔH<0
B．x1>x2
C．a、c两点从开始到平衡H2O的平均反应速
率：vc>va
D．a、b、c从开始到平衡所对应能量变化Q的大小：a[答案]　C
[解析]　温度升高，甲烷的平衡转化率增大，故升高温度平衡正向移动，该反应ΔH>0，A错误；投料比越大，CH4的平衡转化率越小，相同温度下，x1对应的CH4的平衡转化率更高，则x1va，C正确；a、c点甲烷的平衡转化率相同，能量变化相同，b点甲烷的平衡转化率最高，能量变化最大，D错误。
A．该醇解反应的ΔH>0
B．及时分离出甲醇，有利于提高转化率
C．A、B、C、D四点中，v正最大的点是C
D．350 K时，以物质的量分数代替平衡浓度的化学平衡常数Kx＝2.25
[答案]　C
[解析]　根据题图可知，①先达到化学平衡状态，故①的反应速率快，说明①对应的是350 K，温度升高，平衡时转化率增大，说明ΔH>0，A正确；及时分离出甲醇，平衡正向移动，有利于提高转化率，B正确；A、B、C、D四点中，A点c(CH3COOCH3)、c(C6H13OH)大，温度高，因此A点的v正最大，C错误；350 K时，设起始加入的反应物的物质的量均为1 mol，列“三段式”：
[答案]　C
[解析]　K越大，说明反应进行得越完全，CO2的平衡转化率越大，但反应速率受外界因素影响，反应速率不一定越大，A错误；K只受温度影响，温度不变，则K不变，B错误；升高温度，活化分子百分数增大，反应速率增大，正反应的ΔH>0，正反应为吸热反应，则平衡常数K增大，C正确；加入催化剂，只能改变反应速率，平衡不移动，则不能提高合成气的平衡产率，D错误。
下列判断正确的是(　　)
A．第一阶段应选择稍高于42.2 ℃的反应温度
B．该反应达到平衡时，v分解[Ni(CO)4]＝4v消耗(CO)
C．其他条件不变，增加c(CO)，平衡正向移动，平衡常数增大
D．第二阶段，230 ℃时，反应的平衡常数很小，故Ni的产率很低
[答案]　A
[解析]　Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，第一阶段选择稍高于42.2 ℃的反应温度，使镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4，A正确；该反应达到平衡时，4v分解[Ni(CO)4]＝v消耗(CO)，B错误；平衡常数只与温度有关，其他条件不变，增加c(CO)，平衡正向移动，但平衡常数不变，C错误；第二阶段，230 ℃时，正反应的平衡常数很小，说明该反应逆向进行程度较大，Ni的产率很高，D错误。
9．25 ℃时，向40 mL 0.05 mol·L－1的FeCl3
溶液中一次性加入10 mL 0.15 mol·L－1的KSCN
溶液，发生反应，混合溶液中c(Fe3＋)随反应时
间(t)的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
[答案]　D
[答案]　C
A．在m催化剂作用下，该反应的活化能Ea＝9.6×104 J·mol－1
B．对该反应催化效能较高的催化剂是m
C．不改变其他条件，升高温度，会降低反应的活化能
D．可以根据该图像判断升高温度时平衡移动的方向
[答案]　A
A．γ1>γ2
B．平衡常数：KaC．当容器内气体密度不变时，反应达到平衡
D．T1 K温度下增大压强，c点向a点方向移动
[答案]　C
[解析]　由题图可知，投料比不变时，随温度的升高Y的平衡转化率减小，平衡逆向移动，所以该反应为放热反应；在相同的温度下，投料比增大，相当于在Y的投料量不变的情况下增大X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，故投料比越大，Y的平衡转化率越大。由题图可知，温度相同时，γ2对应曲线的Y的平衡转化率大于γ1对应曲线的Y的平衡转化率，故γ2>γ1，A错误；该反应为放热反应，温度越高，K越小，故Ka>Kb＝Kc，B错误；由于产物之一为固体，容器恒容，若反应未平衡，气体总质量会改变，气体密度会改变，故当容器内气体密度不变时，反应达到平衡，C正确；增大压强，平衡正向移动，Y的平衡转化率升高，但温度不变，不会向a点方向移动，D错误。
[答案]　D
[答案]　C
(2)在一定容积的密闭容器中，进行反应②，能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________(填字母)。
A．容器中压强不变
B．混合气体中c(CO)不变
C．v正(H2)＝v逆(H2O)
D．c(CO2)＝c(CO)
(3)不同温度下反应②的平衡常数如下表所示，ΔH2_______(填“>”或“<”)0。
温度/℃ 400 500 800
平衡常数K 9.94 9 1
在500 ℃时，把等物质的量浓度的CO和H2O(g)充入反应容器，达到平衡时c(CO)＝0.005 mol/L、c(H2)＝0.015 mol/L，则CO的平衡转化率为________。
(2)在一容积可变的密闭容器中充有10 mol CO和
20 mol H2。CO的平衡转化率[α(CO)]与温度(T)、压
强(p)的关系如图2所示。
①A、B、C三点对应的平衡常数KA、KB、KC的
大小关系为_____。
②若达到平衡状态A时，容器的容积为10 L，则在平衡状态B时容器的容积为________L。
[答案]　(1)①0.12 mol·L－1·min－1　增大　②F
(2)①KA＝KB>KC　②2
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