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第33讲　化学平衡状态　化学平衡常数
　
1.在一定条件下，某容器内充入N2和H2合成氨，下列叙述错误的是（　　）
A.开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零
B.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大
C.反应到达t1时，正反应速率与逆反应速率相等，反应停止
D.反应在t1之后，正反应速率与逆反应速率相等，反应达到化学平衡状态
2.一定温度下，向一容积不变的密闭容器中加入一定量的SO2和O2，发生反应：2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1。
下列有关该反应的叙述正确的是（　　）
A.达到平衡状态时，正、逆反应速率相等
B.达到平衡状态时，SO2和O2的浓度都为0
C.若起始时加入2 mol SO2和1 mol O2，则达平衡时放出的热量为196.6 kJ
D.2 min时反应达到平衡状态生成a mol SO3，则4 min时生成2a mol SO3
3.下列关于化学平衡常数的叙述正确的是（　　）
A.增大反应物浓度，平衡常数随之增大
B.两种物质反应，化学方程式的书写方式不同，平衡常数不变
C.温度一定时，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数
D.Q＜K，v正＜v逆
4.1 000 K时，反应Ni（s）＋H2O（g）NiO（s）＋H2（g）的平衡常数K＝0.005 9。当水蒸气和氢气的物质的量浓度相等时，下列说法正确的是（　　）
A.该反应已达到平衡状态
B.该反应未达到平衡状态，反应正向进行
C.该反应未达到平衡状态，反应逆向进行
D.无法确定该反应是否达到平衡状态
5.一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行如下可逆反应：SiF4（g）＋2H2O（g）SiO2（s）＋4HF（g），下列能表明该反应已达到化学平衡状态的是（　　）
①v正（H2O）＝4v逆（HF）　②SiF4的体积分数不再变化　③容器内气体压强不再变化　④4 mol H—O断裂的同时，有2 mol H—F断裂　⑤混合气体的体积不再变化
A.①②③ B.②③
C.②④⑤ D.③④⑤
6.在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni（s）＋4CO（g）Ni（CO）4（g），已知该反应平衡常数与温度的关系如表：
温度/℃ 25 80 230
平衡常数 5×104 2 1.9×10－5
下列说法不正确的是（　　）
A.上述生成Ni（CO）4（g）的反应为吸热反应
B.25 ℃时，反应Ni（CO）4（g）Ni（s）＋4CO（g）的平衡常数为2×10－5
C.在80 ℃时，测得某时刻Ni（CO）4、CO浓度均为0.5 mol·L－1，则此时v（正）＜v（逆）
D.80 ℃达到平衡时，测得n（CO）＝0.3 mol，则Ni（CO）4的平衡浓度为2 mol·L－1
7.（2025·福建福州第一次质检）25 ℃时，Cl2＋H22HCl　K1＝2.57×1033，Br2＋H22HBr　K2＝1.91×1019，Cl2＋2HBr2HCl＋Br2　K3，下列有关说法正确的是（　　）
A.HBr的电子式为H︰Br
B.增加氯气浓度，可使K3增大
C.反应平衡常数关系为K3＝K1·K2
D.相同条件下，Cl2与H2反应进行程度较Br2与H2的大
8.（2026·黑龙江龙东联盟月考）在容积为2 L的容器中发生CH4—CO2干重整反应：CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g）（不考虑副反应），当投料比＝2.0时，CO2的平衡转化率（α）与温度（T）、初始气体总物质的量（n）的关系如图所示。
下列不能判断干重整反应达到平衡的标志是（　　）
A.容器中混合气体平均相对分子质量保持不变
B.容器中混合气体密度保持不变
C.反应的浓度商Q保持不变
D.混合气体压强保持不变
9.（2025·山东济宁模拟）已知：Cl2（g）＋SO2（g）SO2Cl2（g）　ΔH＜0。不同温度下，向恒容密闭容器中按不同进料比充入SO2（g）和Cl2（g），测得体系达平衡时Δn（Δn＝n起始－n平衡，n起始为体系初始时气体混合物的总物质的量，n平衡为体系平衡时气体混合物的总物质的量）随的变化关系如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.T1＞T2＞T3
B. b、c点，Cl2（g）的转化率相等
C.T3时，若n＝2x mol，则平衡常数K＝
D.a、b点中，a点对应的SO2Cl2的物质的量分数更大
10.在一定容积的密闭容器中，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，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　　　　 ℃。该温度下加入1 mol CO2（g）和1 mol H2（g），充分反应，达到平衡时，CO2的转化率为　　　　 。
11.（2025·四川绵阳中学月考）实现绿色低碳循环发展，二氧化碳的吸收和利用是一项重要的研究课题，利用二氧化碳合成二甲醚的方法通常是CO2和H2先合成甲醇，再由甲醇脱水制备二甲醚：
Ⅰ：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH1＝－49.0 kJ·mol－1
Ⅱ：2CH3OH（g）CH3OCH3（g）＋H2O（g）　ΔH2＝－24.5 kJ·mol－1
（1）二氧化碳与氢气直接合成二甲醚：2CO2（g）＋6H2（g）CH3OCH3（g）＋3H2O（g）　ΔH＝　　　　。反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数分别为K1、K2，则该反应的平衡常数K＝　　　　（用K1、K2表示）。
（2）某反应容器中按照n（CO2）∶n（H2）＝1∶3投料进行反应Ⅰ合成甲醇：
①若反应在恒容、绝热容器中进行，下列说法一定能说明反应达到化学平衡状态的是　　　　 （填字母）。
A.v正（CO2）＝3v逆（H2）
B.n（CO2）∶n（H2）∶n（CH3OH）∶n（H2O）＝1∶3∶1∶1
C.混合气体的密度保持不变
D.混合气体的平均相对分子质量保持不变
E.反应平衡常数保持不变
②合成甲醇时同时存在逆水汽变换反应Ⅲ：CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）　ΔH3＝＋42.1 kJ·mol－1，CO2的平衡转化率和甲醇的选择性[甲醇的选择性＝×100％]随温度的变化趋势如图所示（忽略温度对催化剂的影响），代表甲醇的选择性与温度的关系的曲线为　　　　（填“a”或“b”）。
③若某温度下，CO2的平衡转化率为20％，甲醇的选择性为60％，该温度下反应Ⅲ的平衡常数K3＝　　　 。（科学计数法保留两位有效数字）
（3）甲醇脱水可制二甲醚的反应Ⅱ，实验测得：v正＝k正·c2（CH3OH），v逆＝k逆·c（CH3OCH3）·c（H2O），k正、k逆为速率常数。T1温度下，向2 L恒容密闭容器中加入0.4 mol CH3OH，达到平衡时测得CH3OH的体积分数为60％，则平衡时CH3OCH3的产率α＝　　 　　；当温度改变为T2时，k正＝k逆，则T2　　　　（填“＜”“＞”或“＝”）T1。
第33讲　化学平衡状态　化学平衡常数
1.C　反应到达t1时，正反应速率与逆反应速率相等，但都不为零，反应没有停止，达到化学平衡状态，C错误。
2.A　该反应为可逆反应，达到平衡状态时，反应物不能完全转化为生成物，所以SO2和O2的浓度不等于0，B错误；因为是可逆反应，所以消耗的SO2的物质的量小于2 mol，消耗的O2的物质的量小于1 mol，放出的热量小于196.6 kJ，C错误；反应达到平衡状态时，各物质的物质的量不变，2～4 min SO3的物质的量不变，为a mol，D错误。
3.C　平衡常数只与温度有关，增大反应物浓度，平衡常数不变，A错误；化学方程式的书写方式不同，相应物质的系数发生变化，平衡常数一定改变，B错误；正、逆反应的反应物和生成物正好相反，所以正、逆反应的平衡常数互为倒数，C正确；当Q＜K时，反应向正反应方向进行，所以v正＞v逆，D错误。
4.C　当水蒸气和氢气的物质的量浓度相等时，Q＝＝1＞K，则该反应未达到平衡状态，反应逆向进行，C正确。
5.B　①v正（H2O）＝4v逆（HF），正、逆反应速率不相等，反应未达到平衡状态，错误；②SiF4的体积分数不再变化，反应达到平衡状态，正确；③容器内气体压强不再变化，则混合气体的总物质的量不变，反应达到平衡状态，正确；④4 mol H—O断裂的同时，有2 mol H—F断裂，正、逆反应速率不相等，反应未达到平衡状态，错误；⑤容器容积不变，混合气体的体积为定值，故混合气体的体积不再变化，无法判断正、逆反应速率是否相等，无法判断反应是否达到平衡状态，错误。
6.A　A项，由表中数据知，平衡常数随温度升高而减小，说明正反应是放热反应，错误；B项，25 ℃时，反应Ni（CO）4（g）Ni（s）＋4CO（g）的平衡常数K'＝＝＝2×10－5，正确；C项，在80 ℃时，测得某时刻Ni（CO）4、CO浓度均为0.5 mol·L－1，Q＝＝＝8＞2，反应逆向进行，故v（正）＜v（逆），正确；D项，80 ℃达到平衡时，测得n（CO）＝0.3 mol，c（CO）＝＝1 mol·L－1，依据平衡常数计算式，K＝＝2，则Ni（CO）4的平衡浓度为2 mol·L－1，D正确。
7.D　HBr是共价化合物，电子式为H︰︰，A错误；平衡常数K3只受温度影响，增加Cl2浓度，K3不变，B错误；由方程式可知K1＝、K2＝、K3＝，则K3＝，C错误；K1＝2.57×1033＞K2＝1.91×1019，平衡常数可以表示反应进行的程度，则相同条件下，Cl2与H2反应进行程度较Br2与H2的大，D正确。
8.B　A项，该反应为气体体积增大的反应，气体的总质量m不变，n在改变，由M＝可知，当容器中平均相对分子质量保持不变时，则n保持不变，反应达到平衡状态；B项，根据质量守恒定律，混合气体的质量始终不变，容器容积不变，则恒容容器中混合气体的密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态；C项，随着反应进行，反应的浓度商Q增大，当反应的浓度商Q不变时，说明Q＝K，反应达到平衡状态；D项，恒容容器，反应前后气体体积变大的反应，当混合气体压强保持不变时，能说明反应达到平衡状态。
9.D　ΔH＜0，反应放热，且该反应为气体体积减小的反应，当温度降低，平衡向正反应方向移动，Δn变大，故T3＞T2＞T1，A错误；b、c点温度不同，对应Cl2（g）的转化率不相等，B错误；题中没有给出容器容积，无法计算平衡常数，C错误；在a、b点中，a点按照1∶1投入SO2（g）和Cl2（g），二者比值等于反应的化学计量数之比，对应的SO2Cl2的物质的量分数最大，D正确。
10.（1）　（2） 吸热　（3）830 　50％
解析：（1）由化学方程式知，该反应的化学平衡常数表达式：K＝。
（2）从表中数据可知，温度越高，化学平衡常数越大，说明正反应为吸热反应。
（3）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：c（CO2）·c（H2）＝c（CO）·c（H2O），K＝＝1.0，因此该温度为830 ℃；该温度下加入1 mol CO2（g）和1 mol H2（g），充分反应，达到平衡时消耗二氧化碳x mol，列三段式：
CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）
起始/mol 1 1 0 0
变化/mol x x x x
平衡/mol 1－x 1－x x x
K＝＝＝1.0，解得x＝0.5，CO2的转化率为×100％＝50％。
11.（1）－122.5 kJ·mol－1　·K2
（2）①DE　②a　③7.8×10－3　（3）40％　＜
解析：（1）Ⅰ：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH1＝－49.0 kJ·mol－1
Ⅱ：2CH3OH（g）CH3OCH3（g）＋H2O（g）　
ΔH2＝－24.5 kJ·mol－1
根据盖斯定律，由Ⅰ×2＋Ⅱ得2CO2（g）＋6H2（g）CH3OCH3（g）＋3H2O（g）　ΔH＝－49.0 kJ·mol－1×2－24.5 kJ·mol－1＝－122.5 kJ·mol－1；反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数分别为K1、K2，则该反应的平衡常数K＝·K2。（2）①v正（CO2）＝3v逆（H2），正、逆反应的速率比不等于化学计量数之比，反应没有达到平衡状态；n（CO2）∶n（H2）∶n（CH3OH）∶n（H2O）＝1∶3∶1∶1，不能判断浓度是否还发生改变，反应不一定平衡；反应前后气体总质量不变，容器容积不变，密度是恒量，混合气体的密度保持不变，反应不一定平衡；反应前后气体总质量不变，气体总物质的量改变，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；反应在恒容、绝热容器中进行，温度是变量，则平衡常数是变量，反应平衡常数保持不变，反应一定达到平衡状态；②CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）反应放热，升高温度平衡逆向移动，甲醇的选择性降低，代表甲醇的选择性与温度的关系的曲线为a；③某温度下，CO2的平衡转化率为20％，甲醇的选择性为60％，设CO2的投料为a mol，H2的投料为3a mol，则参加反应的CO2为0.2a mol，容器中剩余CO2为0.8a mol，参与反应CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）的CO2的物质的量为0.12a mol、H2的物质的量为0.36a mol，生成水的物质的量为0.12a mol；参与反应CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）的CO2的物质的量为0.08a mol、H2的物质的量为0.08a mol，反应生成0.08a mol CO、0.08a mol H2O，设容器容积为V L，该温度下反应Ⅲ的平衡常数K3＝≈7.8×10－3。（3）T1温度下，向2 L恒容密闭容器中加入0.4 mol CH3OH，达到平衡时测得CH3OH的体积分数为60％，则平衡时甲醇的物质的量为0.24 mol，消耗的甲醇的物质的量为0.16 mol，反应生成乙醚的物质的量为0.08 mol、水0.08 mol，则平衡时CH3OCH3的产率α＝×100％＝40％；T1温度下，K＝≈0.11；当温度改变为T2时，k正＝k逆，反应达到平衡时v正＝v逆，即k正·c2（CH3OH）＝k逆·c（CH3OCH3）·c（H2O），K＝＝＝1，正反应放热，温度越高平衡常数越小，则T2＜T1。
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第33讲　化学平衡状态　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。
考点一　化学平衡状态
　 必备知识
1.可逆反应
（1）概念：在同一条件下，既可以向　　　　　　进行，同时又能向　　　　　　进行的化学反应。
（2）特征：两同——即正、逆反应是在同一条件下，同时进行；一不能——即不能完全转化，反应物与生成物共存，任一反应物的转化率　　　　100％。
（3）表示：化学方程式中用“”表示。
2.化学平衡状态
（1）概念：一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率　　　　，反应物和生成物的浓度均　　　　　　，称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。
（2）建立
（3）特征
　在恒温恒容密闭容器中投入1 mol CO2和2 mol NH3合成尿素，原理是2NH3（g）＋CO2（g）CO（NH2）2（s）＋H2O（l）。下列表明该反应达到平衡状态的是　　　　。
（1）气体密度不随时间变化；（2）CO2体积分数不随时间变化；（3）气体总压强不随时间变化；（4） CO2、NH3的转化率之比不随时间变化 。
易错辨析
（1）2H2＋O22H2O为可逆反应。（　　）
（2）在工业生产条件下，氢气与氮气充分发生反应，氮气的转化率约为15％，故此反应是可逆反应。（　　）
（3）少量氯气通入大量水中，所得溶液呈浅黄绿色，且具有酸性和漂白性，故氯气与水的反应为可逆反应。（　　）
（4）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。（　　）
（5）可逆反应平衡时，生成物不再变化，反应停止。（　　）
（6）反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）达到平衡时，c（N2）∶c（H2）∶c（NH3）＝1∶3∶2。（　　）
（7）N2O4（g）2NO2（g）达到平衡时，v正（N2O4）一定等于v逆（NO2）。（　　）
关键能力
考向1　可逆反应的特征
1.（2025·浙江杭州期中）在一定温度下的恒容密闭容器中发生可逆反应：4A（g）＋5B（g）4C（g）＋6D（g），已知A（g）、B（g）、C（g）、D（g）的初始浓度分别为0.4 mol·L－1、0.8 mol·L－1、0.4 mol·L－1、0.8 mol·L－1。当反应达到平衡时，各物质的浓度不可能为（　　）
A.c（A）＝0.5 mol·L－1 B.c（B）＝1 mol·L－1
C.c（C）＝0.6 mol·L－1 D.c（D）＝1.4 mol·L－1
2.在某恒容密闭容器中进行反应：2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）。已知：反应开始时，c（SO2）＝0.4 mol·L－1，c（O2）＝0.1 mol·L－1，c（SO3）＝0.3 mol·L－1。在一定条件下，当反应达到平衡时，下列各物质的浓度关系可能存在的是（　　）
A.c（SO3）＝0.5 mol·L－1
B.c（O2）＝0.25 mol·L－1
C.c（SO2）＋c（SO3）＝0.6 mol·L－1
D.c（SO2）＋c（SO3）＋c（O2）＝0.75 mol·L－1
极端假设法确定各物质浓度范围 可逆反应的平衡物理量一定在最大值和最小值之间，但起始物理量可以为最大值或最小值。
考向2　化学平衡状态的判断
3.〔教材习题改编〕一定温度下，在容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应：A（s）＋2B（g）C（g）＋D（g），下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是（　　）
①混合气体的密度不再变化时　②容器内气体的压强不再变化时　③混合气体的总物质的量不再变化时　④B的物质的量浓度不再变化时　⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态　⑥v正（B）＝2v逆（C）
A.①④⑤⑥ B.②③⑥ C.②④⑤⑥ D.只有④
4.下列说法中可以证明反应H2（g）＋I2（g）2HI（g）已达平衡状态的是（　　）
①单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI　②一个H—H断裂的同时有两个H—I断裂　③百分含量w（HI）＝w（I2） ④反应速率v（H2）＝v（I2）＝v（HI） ⑤c（HI）∶c（H2）∶c（I2）＝2∶1∶1　⑥温度和体积一定时，生成物浓度不再变化　⑦温度和体积一定时，容器内的压强不再变化　⑧条件一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化　⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化　⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化
A.①②③④ B.②⑥⑨
C.②⑥⑨⑩ D.③⑤⑥⑦⑧
1.判断化学平衡状态的两种方法 判断化学平衡状态的方法——“正、逆相等，变量不变” （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“正”“逆”的反应速率关系。如aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g），＝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、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”。 2.判断化学平衡状态的“三关注” 关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器；关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；关注特殊情况，是否有固体参加或生成等。
考点二　化学平衡常数
必备知识
1.概念
在一定温度下，当一个可逆反应达到　　　　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，即化学平衡常数，用符号　　　　表示。
2.表达式
对于一般的可逆反应：mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），当在一定温度下达到平衡时，K＝（固体或液体纯物质的浓度视为常数，通常不列入化学平衡常数表达式中）。
（1）C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）的平衡常数表达式K＝　　　　。
（2）Fe3＋（aq）＋3H2O（l）Fe（OH）3（s）＋3H＋（aq）的平衡常数表达式K＝　　　　。
（3）CaCO3（s）CaO（s）＋CO2（g）K＝　　　　。
3.影响因素
通常情况下，K只受温度的影响，与物质的浓度、压强的大小无关，温度不变，K　　　　。
4.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）判断化学反应进行的方向
对于可逆反应：mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），在任意时刻的称为浓度商，常用Q表示。
Q＜K，反应向　　　　反应方向进行；
Q＝K，反应处于平衡状态；
Q＞K，反应向　　　　反应方向进行。
（3）判断可逆反应的热效应
5.平衡转化率及相关公式
（1）平衡转化率：对于反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），达到平衡时反应物A的转化率α（A）＝
×100％＝×100％＝×100％。
（2）实际产量占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越高，原料利用率越高，产率越高。产率＝×100％。
（3）平衡时混合物中组分的百分含量＝×100％。
（4）某气体组分的体积分数＝×100％。
〔人教选择性必修1〕
压强平衡常数（Kp）及其相关计算
压强平衡常数（Kp）含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的分压代替平衡浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数。分压计算公式：某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数（或物质的量分数）。
【思考】
（1）压强平衡常数计算公式。例如，N2（g）＋3H2（g）2NH3（g），压强平衡常数表达式为Kp＝　　　　。
（2）已知：C2H6（g）C2H4（g）＋H2（g）。容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下（p）发生上述反应，乙烷的平衡转化率为α。反应的平衡常数Kp＝　　　　（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。
（3）对于气相反应，用某组分B的平衡压强p（B）代替物质的量浓度c（B）也可表示平衡常数（记作Kp）。已知反应CH4（g）＋2H2O（g）CO2（g）＋4H2（g），在t ℃时的平衡常数Kp＝a。
则Kp＝　　　　（写出表达式）；升高温度，若Kp增大，则该反应为　　　　反应；t ℃时，反应CH4（g）＋H2O（g）CO2（g）＋2H2（g）的平衡常数Kp＝　　　　。
Kp的计算流程
易错辨析
（1）增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大。（　　）
（2）对某一可逆反应，升高温度，化学平衡常数一定变大。（　　）
（3）可逆反应的正反应K正与逆反应K逆一定相等。（　　）
（4）化学平衡常数和转化率都能体现反应进行的程度。（　　）
（5）化学平衡发生移动，平衡常数一定发生变化。（　　）
（6）平衡常数K越大，表示反应进行得越快。（　　）
关键能力
考向1　化学平衡常数与化学方程式之间的关系
1.某温度时，N2＋3H22NH3的平衡常数K＝a，则此温度下，NH3H2＋N2的平衡常数为（　　）
A. B.
C.a D.a－2
2.找出下列平衡常数之间的关系，并填写下表。
化学方程式 平衡常数 平衡常数间的关系
①C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g） K1 K2＝　　　
②CO（g）＋H2（g）C（s）＋H2O（g） K2
③CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g） K3 K3＝　　　
④C（s）＋H2O（g）＋H2（g）CH3OH（g） K4 K4＝　　　
（1）正、逆反应的化学平衡常数互为倒数。 （2）若化学方程式中各物质的化学计量数都变成n倍或倍，则化学平衡常数变为原来的n次幂或次幂。 （3）两化学方程式相加（减）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（商）。
考向2　化学平衡常数的计算与应用
3.化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志，在常温下，下列反应的平衡常数如下：
2NO（g）N2（g）＋O2（g）　K1＝1×1030
2H2（g）＋O2（g）2H2O（l）　K2＝2×1081
2CO2（g）2CO（g）＋O2（g）　K3＝4×10－92
以下说法正确的是（　　）
A.常温下，NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1＝c（N2）·c（O2）
B.常温下，水分解产生O2，此时平衡常数约为5×10－80
C.常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO＞H2O＞CO2
D.常温下，CO2（g）CO（g）＋O2（g）的平衡常数为2×10－92
4.在25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表所示：
物质 X Y Z
初始浓度/（mol·L－1） 0.1 0.2 0
平衡浓度/（mol·L－1） 0.05 0.05 0.1
下列说法错误的是（　　）
A.增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大
B.反应可表示为X（g）＋3Y（g）2Z（g），其平衡常数为1 600
C.反应达平衡时，X的转化率为50％
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
5.已知反应：FeO（s）＋CO（g）Fe（s）＋CO2（g）　ΔH＞0。
（1）此反应的平衡常数表达式为K＝　　　　。
（2）温度降低，则K　　　　（填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）已知1 100 ℃时，K＝0.263。若1 100 ℃时测得c（CO2）＝0.025 mol·L－1，c（CO）＝0.01 mol·L－1，此时该反应　　　　（填“处于”或“不处于”）化学平衡状态，化学反应速率：正反应速率　　　（填“＞”“＜”或“＝”）逆反应速率。
1.（2025·云南高考17题节选）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.C2H5OH（g）＋H2O（g）2H2（g）＋CH3COOH（g）　ΔH1　Kp1
Ⅱ.C2H5OH（g）CH3CHO（g）＋H2（g）　ΔH2＝＋68.7 kJ·mol－1
回答下列问题：
（1）乙醇可由秸秆生产，主要过程为
秸秆纤维素　　　　乙醇
（2）对于反应Ⅰ：
①已知CH3CHO（g）＋H2O（g）H2（g）＋CH3COOH（g）　ΔH＝－24.3 kJ·mol－1，则ΔH1＝　　　　　kJ·mol－1。
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　　　　（填字母）。
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1 mol H2O，同时消耗2 mol H2
2.（2025·安徽高考17题节选）Ⅰ.通过甲酸分解可获得超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解反应：
①HCOOH（g）CO（g）＋H2O（g）ΔH1＝＋26.3 kJ·mol－1
②HCOOH（g）CO2（g）＋H2（g）ΔH2＝－14.9 kJ·mol－1
（1）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　　　　（填字母）。
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
Ⅱ.甲烷和二氧化碳重整是制取合成气（CO和H2）的重要方法，主要反应有：
③CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g）
④CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）
⑤CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）
（2）恒温恒压密闭容器中，投入不同物质的量之比的CH4/CO2/Ar混合气，投料组成与CH4和CO2的平衡转化率之间的关系如图。
ⅰ.投料组成中Ar含量下降，平衡体系中n（CO）∶n（H2）的值将　　　　（填“增大”“减小”或“不变”）。
ⅱ.若平衡时Ar的分压为p kPa，根据a、b两点计算反应⑤的平衡常数Kp＝　　　　（kPa）2（用含p的代数式表示，Kp是用分压代替浓度计算的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数）。
3.（2025·河北高考17题节选）乙二醇（EG）是一种重要的基础化工原料，可通过石油化工和煤化工等工业路线合成。煤化工路线中，利用合成气直接合成乙二醇，原子利用率可达100％，具有广阔的发展前景。反应如下：
2CO（g）＋3H2（g）HOCH2CH2OH（g）　ΔH
按化学计量比进料，固定平衡转化率α，探究温度与压强的关系。α分别为0.4、0.5和0.6时，温度与压强的关系如图：
（1）代表α＝0.6的曲线为　　　　（填“L1”“L2”或“L3”）；原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　。
（2）ΔH　　　　0（填“＞”“＜”或“＝”）。
（3）已知：反应aA（g）＋bB（g）yY（g）＋zZ（g），Kx＝，x为组分的物质的量分数。
M、N两点对应的体系，Kx（M）　　　　Kx（N）（填“＞”“＜”或“＝”），D点对应体系的Kx的值为　　　　。
（4）已知：反应aA（g）＋bB（g）yY（g）＋zZ（g），Kp＝，p为组分的分压。
调整进料比为n（CO）∶n（H2）＝m∶3，系统压强维持p0 MPa，使α（H2）＝0.75，此时Kp＝　　　　MPa－4（用含有m和p0的代数式表示）。
4.（2024·安徽高考17题节选）一定温度和压强下，反应ⅰ　C2H6（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”）。
第33讲　化学平衡状态　化学平衡常数
考点一
必备知识
1.（1）正反应方向　逆反应方向　（2）小于
2.（1）相等　保持不变　（3）相等
应用示例：（1）（3）
易错辨析
　（1）×　（2）√　（3）√　（4）×　（5）×　（6）×　（7）×
关键能力
1.D　假设反应正向进行到底，A完全消耗，B减少0.5 mol·L－1（剩余0.3 mol·L－1），C增加0.4 mol·L－1（达0.8 mol·L－1），D增加0.6 mol·L－1（达1.4 mol·L－1）；逆向进行到底时，C完全消耗，D减少0.6 mol·L－1（剩余0.2 mol·L－1），A增加0.4 mol·L－1（达0.8 mol·L－1），B增加0.5 mol·L－1（达1.3 mol·L－1）。实际为可逆反应，各物质浓度应在两极限之间但无法取到极值。A项，A的浓度在0～0.8 mol·L－1之间；B项，B的浓度在0.3～1.3 mol·L－1之间；C项，C的浓度在0～0.8 mol·L－1之间；D项，D的浓度在0.2～1.4 mol·L－1之间，不可能等于1.4 mol·L－1，D符合题意。
2.D　A项，当c（SO3）＝0.5 mol·L－1时，c（O2）＝0 mol·L－1，而该反应为可逆反应，O2不能完全反应；B项，当c（O2）＝0.25 mol·L－1时，c（SO3）＝0 mol·L－1，而该反应为可逆反应，SO3不能完全反应；C项，由硫元素守恒可知，c（SO2）＋c（SO3）＝0.7 mol·L－1；D项，依据三段式法可知：
　　　　　　　　　2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）
起始/（mol·L－1） 0.4 0.1 0.3
转化/（mol·L－1） 0.1 0.05 0.1
某时刻/（mol·L－1） 0.3 0.05 0.4
则c（SO2）＋c（SO3）＋c（O2）＝0.75 mol·L－1。
3.A　①A呈固态，反应正向进行时气体质量增大，逆向进行时气体质量减小，混合气体密度不变时达到平衡状态；②该反应反应前后气体体积不变，所以压强不变时不一定平衡；③该反应反应前后气体物质的量不变；④B的物质的量浓度不变，说明达到平衡状态；⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变，说明气体的质量不变，反应达到平衡状态；⑥v正（B）＝2v逆（C）时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态。
4.B　①速率之比不等于化学计量数之比，错误；③相等并不是不变，错误；④未体现正反应速率与逆反应速率的关系，且速率之比不等于化学计量数之比，错误；⑤c（HI）∶c（H2）∶c（I2）＝2∶1∶1不能说明反应达到平衡状态，错误；⑦温度和体积一定时，容器内的压强始终不变，错误；⑧条件一定时，混合气体的平均相对分子质量始终不变，错误；⑩温度和压强一定时，由于反应前后体积和气体的质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，即密度不再变化不能说明反应达到平衡状态，错误。
考点二
必备知识
1.化学平衡　K
应用示例：（1）　（2）　（3）c（CO2）
3.不变
4.（2）正　逆　（3）吸热　放热　放热　吸热
教材挖掘：（1）　（2）p　
（3）　吸热　
易错辨析
　（1）×　（2）×　（3）×　（4）√　（5）×　（6）×
关键能力
1.A　根据化学平衡常数的数学表达式，N2＋3H22NH3，K1＝，NH3N2＋H2，K2＝，则有K1＝，求得K2＝，A正确。
2.　　K1·K3
3.C　K1的表达式应为K1＝，A错误；常温下，水分解产生O2，是H2和O2化合生成H2O的逆反应，因此其平衡常数应为K2的倒数，为5×10－82，B错误；由于三个反应都处在常温下，根据K的大小可以得出三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO＞H2O＞CO2，C正确；CO2（g）CO（g）＋O2（g）的K＝＝2×10－46，D错误。
4.A　转化浓度：X为0.05 mol·L－1，Y为0.15 mol·L－1，Z为0.1 mol·L－1，所以该反应可以表示为X（g）＋3Y（g）2Z（g）。三种物质都是气体，增大压强，平衡向气体体积减小的正反应方向移动，但是平衡常数只和温度有关，温度不变，平衡常数也不变，A错误；该反应可表示为X（g）＋3Y（g）2Z（g），平衡常数：K＝＝＝1 600，B正确；平衡时，X的转化率为×100％＝50％，C正确；改变温度可以改变此反应的平衡常数，D正确。
5.（1）　（2）减小　（3）不处于　＜
【真题演练】
1.（1）葡萄糖　（2）①＋44.4　②AC
解析：（1）纤维素水解得到葡萄糖，葡萄糖发酵产生CO2和乙醇。（2）①反应Ⅰ－反应Ⅱ得到“已知反应”，根据盖斯定律ΔH1＝ΔH＋ΔH2＝－24.3 kJ·mol－1＋68.7 kJ·mol－1＝＋44.4 kJ·mol－1。②恒温恒容下发生C2H5OH（g）＋H2O（g）2H2（g）＋CH3COOH（g）；A项，该反应是气体总物质的量增大的反应，容器内的压强不再变化，说明气体总物质的量不再改变，说明反应达到平衡状态；B项，体积自始至终不变，气体总质量自始至终不变，则气体密度不是变量，混合气体的密度不再变化，不能说明反应是否达到平衡状态；C项，CH3COOH的体积分数不再变化，说明其物质的量不再改变，反应已达平衡；D项，单位时间内生成1 mol H2O，同时消耗2 mol H2均是逆反应速率，不能说明反应是否达到平衡状态。
2.（1）bc　（2）增大　p2
解析：（1）该反应中反应物、生成物均为气体，气体总质量不变，容器恒容，则气体密度始终不变，故a错误；反应①和②反应前后气体分子数均不相等，气体总压强为变量，则气体总压强不变可以说明反应达到平衡状态，故b正确；H2O（g）的浓度不变，则反应体系中各物质浓度均不变，可以说明反应达到平衡状态，故c正确；CO和CO2的物质的量相等，不能说明各物质浓度不变，不能说明反应达到平衡状态，故d错误。（2）ⅰ.由题图知，随着投料组成中Ar含量下降，CO2的平衡转化率大于CH4的平衡转化率，说明反应④正向进行程度大于反应⑤正向进行程度，故平衡体系中n（CO）∶n（H2）的值将增大。ⅱ.根据a、b两点起始时CH4/CO2/Ar的物质的量之比为40/40/20，平衡时CO2的转化率为30％，CH4的转化率为20％，设起始时CH4、CO2、Ar的物质的量分别为2 mol、2 mol、1 mol，反应③中CH4转化a mol，则反应⑤中CH4转化（2×20％－a）mol，反应④中CO2转化（2×30％－a）mol，列关系式如下：
　　　　　　③CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g）
转化量/mol a a 2a 2a
　　　　　　④CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）
转化量/mol 0.6－a 0.6－a 0.6－a 0.6－a
　　　　　　⑤CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）　　
转化量/mol 0.4－a 0.4－a 0.4－a 3（0.4－a）
平衡时n（CH4）＝1.6 mol，n（CO2）＝1.4 mol，n（CO）＝2a mol＋（0.6－a）mol＋（0.4－a）mol＝1 mol，n（H2）＝2a mol＋3（0.4－a）mol－（0.6－a）mol＝0.6 mol，n（H2O）＝（0.6－a）mol－（0.4－a）mol＝0.2 mol。
恒压密闭容器中，气体的分压之比等于物质的量之比，平衡时Ar的分压为p kPa，则p（CH4）＝1.6p kPa，p（H2O）＝0.2p kPa，p（CO）＝p kPa，p（H2）＝0.6p kPa，故反应⑤的Kp＝＝＝（kPa）2。
3.（1）L1　该反应为气体分子数减小的反应，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，平衡转化率增大　（2）＜　（3）＝　12　（4）
解析：（1）由题目信息知，该反应为气体分子数减小的反应，同一温度下，增大压强，平衡正向移动，则α增大，故L1、L2、L3分别代表α＝0.6、0.5、0.4的曲线。（2）由题图可知，压强相等时，温度越高则对应的平衡转化率α越小，即平衡逆向移动，故该反应为放热反应，ΔH＜0。（3）M、N两点对应平衡转化率相等，则平衡时各组分物质的量分数均相等，故Kx（M）＝Kx（N）；D点对应的平衡转化率为0.5，根据题给信息知，该反应按化学计量比进料，设起始加入2 mol CO、3 mol H2，列三段式：
2CO（g）＋3H2（g）HOCH2CH2OH（g）
起始量/mol 2 3 0
转化量/mol 1 1.5 0.5
平衡量/mol 1 1.5 0.5
平衡时x（CO）＝、x（H2）＝、x（HOCH2CH2OH）＝，则D点对应体系的Kx＝＝12。（4）设在该条件下，起始时加入m mol CO和3 mol H2，α（H2）＝0.75，则H2转化了2.25 mol，由此列三段式：
2CO（g）＋3H2（g）HOCH2CH2OH（g）
起始量/mol m 3 0
转化量/mol 1.5 2.25 0.75
平衡量/mol m－1.5 0.75 0.75
平衡时，p（CO）＝p0、p（H2）＝p0、
p（HOCH2CH2OH）＝p0，
则Kp＝ MPa－4＝ MPa－4。
4.（1）或0.067　（2）增大
解析：（1）设初始投入C2H6的物质的量为1 mol，且仅发生反应ⅰ，结合C2H6的平衡转化率为25.0％列出三段式：
　　　　　　C2H6（g）C2H4（g）＋H2（g）
起始量/mol　　1　　　　　0　　　　0
变化量/mol 0.25 0.25 0.25
平衡量/mol 0.75 0.25 0.25
平衡时体系中总物质的量为0.75 mol＋0.25 mol＋0.25 mol＝1.25 mol，则C2H6、C2H4、H2的物质的量分数分别为、、，代入平衡常数表达式得：Kx1＝＝≈0.067。（2）同时发生反应ⅰ和ⅱ，可看作反应ⅰ平衡之后，再开始反应ⅱ，最终两反应均达到平衡。反应ⅱ按1∶1消耗了反应ⅰ的反应物C2H6、产物H2，设最终消耗量均为m mol（m＞0），则C2H6、H2分别剩余（0.75－m）mol、（0.25－m）mol。由于反应ⅱ是一个反应前后气体分子数不变的反应，平衡时总物质的量仍为1.25 mol，则C2H6、H2的物质的量分数分别为、。假设平衡时C2H4仍为0.25 mol，则其物质的量分数仍为。将三者的物质的量分数代入浓度商表达式：Qx1＝。由于＝＝1－＜1－＝，因此Qx1＝＜＝Kx1，则反应ⅰ平衡正向移动，生成更多的C2H4，因此C2H4的平衡产率会增大。
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