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第39讲　化学平衡状态和化学平衡常数
第四部分 化学反应原理
第七章 化学反应速率与化学平衡
(2)特点
①二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。
②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于100%。
(3)表示
在方程式中用“”表示。
1．可逆反应
(1)定义
在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。
知识点1　可逆反应与化学平衡的建立
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复
习
目
标
内
容
索
引
知识点1 化学平衡状态
精炼高考真题·明确高考方向
知识点2 化学平衡常数
1.理解化学反应的可逆性，能利用图像、数据等描述化学平衡的建立过程。
2.理解化学平衡的含义，并能根据反应情况判断可逆反应是否达到平衡。
3.知道化学平衡常数的含义及其表示方法，能通过化学平衡常数进行有关计算。
(1)概念理解
一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。
2．化学平衡状态
(2)化学平衡的建立
知识点1　化学平衡状态
（3）化学平衡状态的特征
内在本质
外在标志
(3)动：
(2)等:
(4)定：
(5)变：
(1)逆：
研究对象是可逆反应
动态平衡, v(正)= v(逆) ≠0
v(正) = v(逆)
反应混合物中各组分的浓度保持一定，各组分的含量保持不变。
条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。
注意:不是相等
知识点1　化学平衡状态
知识点1　化学平衡状态
3.判断化学平衡状态的两方法和两标志
(1)两方法——逆向相等、变量不变
①“逆向相等”:反应速率必须一个是正反应的速率,一个是逆反应的速率,且经过换算后同一种物质的正反应速率和逆反应速率相等。
②“变量不变”:如果一个量是随反应进行而改变,当这个量不变时为平衡状态;一个随反应的进行保持不变的量,不能作为平衡状态的判断依据。
(2)两标志——本质标志、等价标志
①本质标志:v(正)=v(逆)≠0。对于某一可逆反应来说,正反应消耗掉某物质的速率等于逆反应生成该物质的速率。
主要指各气体的体积、体系的密度、平均相对分子质量 r 、温度、颜色、压强等物理量，不随时间改变而改变
a.对于全部是气体参加的反应,并且反应后气体物质的量发生改变,体系的压强(恒温恒容)、平均相对分子质量不随时间而变化。例如N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。
b.体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量(或质量)分数保持不变。
c.对同一物质而言,断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。
d.对于有有色物质参加或生成的可逆反应,体系的颜色不再随时间而变化。例如2NO2(g) N2O4(g)。
e.体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。
f.绝热体系的温度不变。
②等价标志:
知识点1　化学平衡状态
1.（2025·黑龙江鸡西模拟）在恒容容器中进行该催化重整反应
(不考虑其他反应)，下列能说明该反应处于化学平衡状态的是（ ）
A．容器中混合气体的密度保持不变
B．容器中CO与H2的百分含量之比保持不变
C．
D．容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变
解析：容器中混合气体的总质量保持不变，体积恒容，所以密度保持不变，反应不一定平衡，不选A；CO与H2都是生成物，物质的量比始终为1:1，容器中CO与H2的百分含量之比保持不变，反应不一定平衡，不选B；C． ，正逆反应速率比不等
于系数比，反应不平衡，不选C；混合气体总质量不变、混合气体的物质的量是变量，容器中混合气体的平均相对分子质量是变量，混合气体的平均相对分子质量保持不变，反应一定达到平衡状态，选D。
典型例题
D
知识点1　化学平衡状态
2.（2025·辽宁辽阳模拟节选）在隔绝空气的密闭容器中发生反应：FeSO4（aq）+NO（g） Fe(NO)SO4（aq）（棕黄色），下列叙述正确的是______。（填标号）
A．溶液颜色不变，反应达到平衡状态
B．其他条件不变，充入少量O2，平衡不移动
C．其他条件不变，加少量FeSO4，溶液颜色加深
D．其他条件不变，微热，溶液颜色加深
AC
解析：该反应是溶液颜色变深的反应，则溶液颜色不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡状态，A正确；其他条件不变，充入少量氧气，氧气与一氧化氮反应使反应物浓度减小，pH向逆反应方向移动，B错误；其他条件不变，加少量硫酸亚铁固体，溶液中硫酸亚铁的浓度增大，平衡向正反应方向移动，生成物的浓度增大，溶液颜色变深，C正确；其他条件不变，微热，一氧化氮气体逸出，反应物的浓度减小，平衡向逆反应方向移动，生成物的浓度减小，溶液颜色变浅，D错误。
知识点1　化学平衡状态
在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，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，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），符号用“K”表示。
1、定义
2.表达式：
对于反应: mA(g) + nB (g) pC (g) + qD (g)
提醒：其中c为各组分的平衡浓度
知识点2　化学平衡常数
注意：纯固体和纯液体浓度计为1，不列入平衡常数表达式
例如：
K=
c(CO2)
CaCO3(s) CaO( s)+CO2(g)
注意：水溶液中的反应如有水参加，水浓度为常数，不列入。
但对非水溶液反应，如有H2O(g) 生成或有H2O(g) 参加，必须写上。
Fe3O4(s) + 4H2(g)
高温
3Fe(s) + 4H2O(g)
c 4(H2)
4(H2O)
c
K
=
例如：
)
Cr2O72-
(
c
)
CrO42-
(
c
2
)
H+
(
c
2
Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+
K
=
知识点2　化学平衡常数
3.K的单位：
∵浓度的单位为mol·L-1 ∴K的单位为(mol·L-1) n　
n=(p+q)-(m+n)
※当浓度的单位为 mol·L-1，称标准平衡常数，标准平衡常数不写单位
5．外界影响因素：K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。
4.意义：平衡常数表示可逆反应正向进行的程度，K值越大，反应进行的程度越大。
知识点2　化学平衡常数
6.化学平衡常数与化学方程式的关系
（1）对可逆反应，若反应方向改变，平衡常数与原平衡常数互为倒数。
（2）若方程式中化学计量数整体扩大n倍，平衡常数变为原来的n次方。
N2+3H2 2NH3
K
1
①
2NH3 N2+3H2
K
2
②
)
H
(
c
)
N
(
c
)
NH
(
c
2
3
2
3
2
=
N2 + H2 NH3
1
2
3
2
K
3
③
)
NH
(
c
)
H
(
c
)
N
(
c
3
2
2
3
2
=
)
H
(
c
)
N
(
c
)
NH
(
c
/
/
2
2
3
2
2
1
3
=
K1 与 K2的关系？
K1 = 1/K2
K1 与 K3的关系？
K1 ==K32
知识点2　化学平衡常数
（3）多重平衡规则
规律：若方程式相加，则总反应平衡常数等于分步平衡常数之乘积,反之，相减则“除”
例1: ①2NO (g) + O2 (g) 2NO2 K1
②2NO2 (g) N2O4 K2
③2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K
③ = ① + ②
=K1 K2
知识点2　化学平衡常数
(1)判断可逆反应进行的程度。通常K＞105可认为反应彻底，K<10－5认为反应不能发生。
7.化学平衡常数的应用
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
也不能预示反应达到平衡所需要的时间，也不代表常温下很容易发生。
①平衡常数数值大，并不代表此温度下反应速率快。
注意：
②平衡常数数值极小的反应，说明正反应在该温度下不可能进行，如:N2+O2 2NO K=10-30(298K)，所以常温下用此反应固定氮气是不可能的。
知识点2　化学平衡常数
(2)判断反应是否达到平衡或反应进行的方向。
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
知识点2　化学平衡常数
8.压强平衡常数(Kp)
知识点2　化学平衡常数
×100%
该反应物的起始浓度－该反应物的某时刻浓度
该反应物的起始浓度
=
转化率是指反应进行到一定程度时某一反应物转化的百分率。
平衡转化率是可逆反应达到平衡状态时某反应物的转化百分率。
（1）概念
（2）表达式：
×100%
该反应物的起始浓度－该反应物的平衡浓度
该反应物的起始浓度
=
任意时刻转化率：
平衡转化率：
9.转化率
知识点2　化学平衡常数
1.一定温度和催化剂条件下，将1 mol N2和3 mol H2充入压强为p0的恒压容器中，测得平衡时N2的转化率为50%，计算该温度下的压强平衡常数(Kp)。
典型例题
知识点2　化学平衡常数
典型例题
2.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)在620 K时重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率α2______(填“>”“<”或“＝”，下同)α1，该反应的ΔH______0。
知识点2　化学平衡常数
2.5
0.00285
>
>
解析：　设转化的H2S的物质的量为x mol，
反应平衡后水的物质的量分数为0.02，则 ＝0.02，x＝0.01。
(2)根据题目提供的数据可知温度由610 K升高到620 K时，化学反应达到平衡后水的物质的量分数由0.02变为0.03，所以H2S的转化率增大，α2>α1；根据题意可知，升高温度，化学平衡向正反应方向移动，所以该反应的正反应为吸热反应，故ΔH>0。
(1)H2S的平衡转化率 钢瓶的体积为2.5 L，则平衡时各物质的浓度分别为
c平(H2S)＝0.156 mol·L－1，c平(CO2)＝0.036 mol·L－1，c平(COS)＝c平(H2O)＝0.004 mol·L－1，
则
答案：(1)2.5　0.002 85　(2)>　>
知识点2　化学平衡常数
精炼高考真题·明确高考方向
1．(2025·安徽高考节选)一定温度下，向恒容密闭容器中通入一定量的HCOOH(g)，发生上述两个分解反应下列说法中能表明反应达到平衡状态的是_________(填标号)。
a．气体密度不变 b．气体总压强不变
c．H2O(g)的浓度不变 d．CO和CO2的物质的量相等
bc
精炼高考真题·明确高考方向
2．(2025 云南高考节选)我国科学家研发出一种乙醇(沸点78.5℃)绿色制氢新途径，并实现高附加值乙酸(沸点118℃)的生产，主要反应为：
Ⅰ．CH3OH(g)＋H2O(g)= CH3COOH(g)＋2H2(g) ΔH1 Kp1
Ⅱ．CH3CH2OH(g)=CH3CHO(g)＋H2(g) ΔH2＝+68.7kJ·mol 1
回答下列问题：
②一定温度下，下列叙述能说明恒容密闭容器中反应达到平衡状态的是______ (填标号)。
A．容器内的压强不再变化
B．混合气体的密度不再变化
C．CH3COOH的体积分数不再变化
D．单位时间内生成1molH2O，同时消耗2molH2
AC
精炼高考真题·明确高考方向
3.（2024·安徽高考节选）一定温度和压强下，反应ⅰC2H6(g)　　 C2H4(g)+
H2(g)　Kx1
反应ⅱ C2H6(g)+H2(g)　 　2CH4(g)Kx2 (Kx2远大于Kx1)(Kx是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)
①仅发生反应ⅰ时，C2H6的平衡转化率为25.0%，计算Kx1=　　 。
②同时发生反应ⅰ和ⅱ时。与仅发生反应ⅰ相比，C2H4的平衡产率_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
增大
精炼高考真题·明确高考方向
4.（2024·湖北高考节选）用BaCO3和焦炭为原料，经反应Ⅰ、Ⅱ得到BaC2，再制备乙炔是我国科研人员提出的绿色环保新路线。
反应Ⅰ：BaCO3(s)+C(s)　　BaO(s)+2CO(g)
反应Ⅱ：BaO(s)+3C(s)　　 BaC2(s)+CO(g)
已知Kp=(pCO)n、K=()n(n是CO的化学计量系
数)。反应Ⅰ、Ⅱ的lg K与温度的关系曲线见图。
①反应BaCO3(s)+4C(s)　　BaC2(s)+3CO(g)在
1 585 K的Kp=　　　Pa3。
1016
②保持1 320 K不变，假定恒容容器中只发生反应Ⅰ，达到平衡时pCO=　　 Pa，若将容器体积压缩到原来的，重新建立平衡后pCO=　　 Pa。
105
105
精炼高考真题·明确高考方向
5．(2025 云南高考节选) (3)恒压100kPa下，向密闭容器中按n(H2O)：n(C2H5OH)=9：1投料，产氢速率和产物的选择性随温度变化关系如图1，
关键步骤中间体的能量变化如图2。[比如：乙酸选择性 ]
①、由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为270℃，原因为___________________________________。
②、由图中信息可知，乙酸可能是_______ (填“产物1”“产物2”或“产物3”)。
③、270℃时，若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时乙醇的转化率为90%，乙酸的选择性为80%，则p(CH3COOH):p(C2H5OH) _______，平衡常数
Kp1=_________________ kPa(；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
乙酸选择性最大且反应速率较快
产物1
36：5
化 学
THANK YOU

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