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2027届高考化学第一轮复习
第四章 化学反应速率与化学平衡
第2讲 化学平衡
第1课时 化学平衡的建立与平衡常数及计算
1.可逆反应
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.化学平衡状态
(1)概念
在一定条件下的　　　反应体系中，当正、逆反应速率　　　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，表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态称之为化学平衡状态，简称化学平衡。
整合必备知识
正反应方向
逆反应方向
可逆
相等
【例】使2 mol SO2与1 mol 18O2在密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)，充分反应后，容器中含18O的物质有哪些
(2)建立过程
绘制“反应速率-时间”图像，表示从正反应开始建立化学平衡状态的过程。
【说明】化学平衡的建立可以从反应物开始建立，也可以从生成物开始建立，还可以既有反应物又有生成物来建立，只要条件相同，最终达到的平衡状态可以相同(建立与途径无关，与条件有关)
考点一 可逆反应、化学平衡状态
(3)平衡特征
可逆反应
动态平衡
v正
v逆
质量或浓度
整合必备知识
【说明】化学平衡的建立可以从反应物开始建立，也可以从生成物开始建立，还可以既有反应物又有生成物来建立，只要条件相同，最终达到的平衡状态可以相同(建立与途径无关，与条件有关，殊途同归！)以前喜欢玩的所谓的“等效平衡”（所谓的一边倒，等量等效或等比等效问题），现在已经退出历史的舞台！
1.Pb+PbO2+2H2SO4　　　2PbSO4+2H2O为可逆反应(　　)
2.化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等(　　)
3.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
(　　)
4.一定条件下反应N2+3H2　　2NH3达到平衡时，3v正(H2)=2v逆(NH3)
(　　)
5.恒温恒容下进行的可逆反应：2SO2(g)+O2(g)　　2SO3(g)，当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时，反应达到平衡状态
(　　)
×
√
×
×
×
提升关键能力
一、可逆反应的特征
1.(2025·深圳模拟)一定条件下，对于可逆反应X(g)+3Y(g)　　2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1，则下列判断正确的是
A.c1∶c2=3∶1 B.平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C.X、Y的转化率不相等 D.c1的取值范围为0√
二、化学平衡状态的判断方法
2.一定温度下，反应N2O4(g) 2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是
A.①② B.②④ C.③④ D.①④
√
①③④⑦
⑤⑦
①②③④⑦
①②③
②④⑦
4.若上述题目中的(1)~(3)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？
(1)　　　　　　。
(2)　　　　。
(3)　　　　　　。
②③④⑦
⑤⑦
②③④⑦
提升关键能力
3.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　　　　。
化学平衡状态的判断方法
(1)动态标志：v正=v逆≠0
①同种物质：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+bB　　cC+dD，=时，反应达到平衡状态。
(2)静态标志：各种“变量”不变
①各物质的质量、物质的量或物质的量浓度不变。
②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。
③温度(绝热体系)、压强(化学方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。
②判断方法：“变量不变即为平衡”，即假设反应向正反应方向进行时，该物理量若发生变化，则某时刻该物理量不再改变时，即认为达到平衡状态。若该物理量为一直不变的量，则无法用于判断。
整合必备知识
1.概念 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，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= 　　　　　　(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入化学平衡常数表达式中)。
整合必备知识
K
3.影响因素 K仅与_____有关，与反应物或生成物的浓度、压强、催化剂等其他因素均无关。
4．说明 平衡状态是可逆反应所能达到的最大限度。对于不同的化学反应，或者是在不同条件下的同一反应来说，反应所能达到的最大限度是不同的，平衡常数定量地描述了一定条件下可逆反应所能达到的最大限度。一个平衡常数对应无数个平衡状态，每个平衡状态对应各物质的浓度之间有无数种组合。
温度
考点二 化学平衡常数
整合必备知识
【应用举例】写出下列反应的平衡常数表达式
非水体系中的水
气态水
3-6，水溶液中的水
产物中无气态，式子中分子则写作1
还可以怎么变形？
【规律】化学平衡常数关系中只包含气态物质和溶液中各溶质的浓度(固体或纯液体不写入)；稀溶液中进行的反应,如有水参加或生成,水的浓度不必写在平衡常数关系式中；非水溶液中的反应,如有水生成或有水参加的反应,此时的水的浓度不可视为常数,必须表示在平衡常数表达式中.(化学平衡、电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡等均适用)
【强调】 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
【归纳总结】①若化学方程式中各物质的化学计量数等倍改变n倍 ，尽管是同一反应，平衡常数也会变为原来的n次幂；②若反应方向改变，则平衡常数变为原来的倒数。③多重平衡规则：若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商)
P184 1. N2 (g) + 3 H2 (g) 2NH3 (g) K1
1/2N2 (g) + 3/2 H2 (g) NH3 (g) K2
2NH3 (g) N2 (g) + 3 H2 (g) K3
K1 K2 ， K1 = K22 或K2 =
提升关键能力
2.已知下列反应的平衡常数：
①H2(g)+S(s)　　H2S(g)　K1；
②S(s)+O2(g)　　SO2(g)　K2；
则反应H2(g)+SO2(g)　　O2(g)+H2S(g)
的平衡常数K=　 (用K1和K2表示)。
K3=
请写出下列反应的平衡常数，并找出K1和K2、K3的关系
K3=
整合必备知识
5.平衡常数的意义及应用
(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)判断反应是否达到平衡或进行的方向
对于化学反应aA(g)+bB(g)　　cC(g)+dD(g)的任意状态，浓度商Q=
。 QQ=K，反应处于　　　状态； Q>K，反应向　　反应方向进行。
正
平衡
逆
(3)判断可逆反应的热效应
吸热
吸热
放热
放热
放热反应
吸热反应
范特霍夫方程
可根据：PV=nRT 来推导
整合必备知识
1.C(s)+H2O(g)　　CO(g)+H2(g)的平衡常数表达式为K=
(　　)
2.平衡常数发生变化，化学平衡一定发生移动(　　)
3.化学平衡发生移动，平衡常数一定发生变化(　　)
4.平衡常数K越大，表示反应进行得越快(　　)
5.反应A(g)+B(g)　　C(g)达到平衡后，温度不变，增大压强，平衡正向移动，平衡常数增大(　　)
×
√
×
×
×
整合必备知识
提升关键能力
二、平衡常数的简单计算
3.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　 。
　　　　　　　　　 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===。
提升关键能力
[例1]　在密闭容器中，将2.0 mol CO与10 mol H2O混合加热到800 ℃，达到下列平衡：CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)　K＝1.0 求CO转化为CO2的转化率。
（人教版课本例题）
提升关键能力
课本P63
见方法导引
4.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下表所示：
化学反应 平衡常数 温度/℃
500 800
①2H2(g)+CO(g)　　CH3OH(g) K1 2.5 0.15
②H2(g)+CO2(g)　　H2O(g)+CO(g) K2 1.0 2.50
③3H2(g)+CO2(g)　　CH3OH(g)+H2O(g) K3
(1)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3=　　　　(用K1、K2表示)。
K1·K2
(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。
>
500 ℃时，K3=2.5，Q==≈0.88v逆。
提升关键能力
5.（2017年全国I卷）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
(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。
>
>
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
再做8.28联考二第19题
多重平衡体系中，常用的元素守恒法或三段式！注意看图说法
若仅发生反应ⅰ，设初始时C2H6的物质的量为1 mol，则：
　　　　　　C2H6(g)　　　C2H4(g)+　H2(g)
起始量/mol　　1　　　　　　0　　　 0
转化量/mol　　0.25　　　　 0.25　　 0.25
平衡量/mol　　0.75　　　　 0.25　　 0.25
平衡时气体总物质的量为1.25 mol，C2H6、C2H4、H2物质的量分数分别为x(C2H6)==0.6，x(C2H4)=x(H2)==0.2，则Kx1=
==。
1.[2024·安徽，17(3)]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
高考真题感悟
C2H6同时发生反应ⅰ和ⅱ时，反应ⅱ进行程度远大于反应ⅰ，且反应ⅱ会消耗反应ⅰ生成的H2，使反应ⅰ的化学平衡正向移动，C2H4的平衡产率增大。
1016
反应Ⅰ+反应Ⅱ得BaCO3(s)+4C(s)　　BaC2(s)+3CO(g)，则其平衡常数K=KⅠ×KⅡ=()3；由图可知，1 585 K时KⅠ=102.5，KⅡ=10-1.5，即()3=102.5×10-1.5=10，所以=10×(105 Pa)3=1016 Pa3，则Kp==1016 Pa3。
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
高考真题感悟
1 320 K时反应Ⅰ的KⅠ=100=1，即KⅠ=()2=1，所以=(105 Pa)2，即pCO=105 Pa；若将容器体积压缩到原来的，由于温度不变、平衡常数不变，重新建立平衡后pCO不变，即pCO=105 Pa。
2.[2024·湖北，17(2)]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。
【拓展补充、能提提升】
【误区警示】中学认为KC和Kp仅与温度有关，Kx与温度和p总有关！
提升关键能力

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