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第57讲　化学平衡状态　化学平衡常数
复习要求　1.了解可逆反应的含义，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡；2.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。
考点一　可逆反应与化学平衡状态
【知识梳理】
1.可逆反应
(1)在同一条件下，既可以向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应。
(2)特点
双向性 可逆反应分为方向相反的两个反应:正反应和逆反应
双同性 正、逆反应是在同一条件下，同时进行
共存性 反应物的转化率小于100%，反应物与生成物共存
小题对点过
对于可逆反应2SO2＋O22SO3　ΔH<0，在混合气体中充入一定量的18O2，经足够长的时间后:
(1)存在18O的分子是________________。
(2)二氧化硫分子的相对分子质量可能为________________。
答案　(1)18O存在于O2、SO3、SO2中
(2)64或66或68
2.化学平衡状态
(1)概念
在一定条件下的可逆反应体系中，当正、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，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。
(2)化学平衡的建立过程
(3)平衡特征
小题对点过
在一定条件下的容积不变的密闭容器中，发生合成氨反应:N2＋3H22NH3。
(1)如图N2、H2、NH3的浓度随时间变化的曲线
分析该反应建立平衡的过程:
N2与H2随着反应的进行，其浓度逐渐________，v正逐渐________，而c(NH3)逐渐________， v逆逐渐________，t1时刻起，它们的浓度不再改变，v正________v逆，反应达到平衡。
(2)若反应从逆反应开始，画出随NH3分解建立平衡的曲线。
答案　(1)减小　减小　增大　增大　等于
(2)
【知能通关】
1.向含有2 mol SO2的容器中通入过量O2发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)，充分反应后生成SO3的物质的量________(填“<”“>”或“＝”，下同)2 mol，SO2的物质的量____________0，转化率________100%，反应放出的热量________Q kJ。
答案　<　>　<　<
2.在密闭容器中进行反应:X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，
(1)X2的物质的量浓度范围为________。
(2)Y2的物质的量浓度范围为________。
(3)Z的物质的量浓度范围为________。
答案　(1)0~0.2 mol·L－1
(2)0.2 mol·L－1~0.4 mol·L－1
(3)0~0.4 mol·L－1
极端假设法确定各物质浓度范围
上述题目可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。
假设反应正向进行到底:
假设反应逆向进行到底:
平衡体系中各物质的浓度范围为03.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2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是________。
(4)能说明C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是________。
(5)能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是________。
(6)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)①③④⑤⑦　(4)①②③④⑦　(5)①②③　(6)②④⑦
4.若上述题目中的(1)~(4)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何
(1)________。(2)________。
(3)________。(4)________。
答案　(1)②③④⑦　(2)⑤⑦　(3)②③④⑤⑦
(4)②③④⑦
判断平衡状态的两种方法
(1)v正＝v逆
(2)“变量不变”:如果一个量是随反应进行而改变的，当其不变时为平衡状态；一个随反应进行保持不变的量，不能作为判断是否平衡的依据。
5.在恒容密闭容器中进行反应:CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)，下列图像正确且能表明t min时上述反应达到化学平衡状态的是________(填字母)。
答案　BD
解析　A.各物质均为气体，则气体质量不变，容器容积恒定，则气体密度恒定不变，不能根据密度恒定判断平衡状态；B.该反应正向气体分子数增大，随反应正向进行，容器内压强逐渐增大，当压强不变时，反应达到平衡状态；C.该反应正向气体分子数增大，气体质量不变，则气体平均摩尔质量逐渐减小；D.随反应进行，甲烷被消耗，其体积分数逐渐减小，当反应达到平衡时不再变化。
考点二　化学平衡常数
【知识梳理】
1.概念及表达式
对于一般的可逆反应:mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
(1)浓度商:在任意时刻的称为浓度商，常用Q表示，Q是个变量。
(2)化学平衡常数:当可逆反应在一定温度下达到化学平衡时，浓度商是一个常数，把平衡时的浓度商称为化学平衡常数，用K表示，即K＝。
小题对点过
写出下列反应的平衡常数表达式:
(1)CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)　K＝________。
(2)Cr2(aq)＋H2O(l)2Cr(aq)＋2H＋(aq)　K＝________________。
(3)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　K＝________。
答案　(1)c(CO2)
(2)　(3)
2.影响因素
K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化、压强变化、是否使用催化剂无关。
3.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，反应处于平衡状态；
Q>K，反应向逆反应方向进行。
(3)判断可逆反应的热效应
小题对点过
判断正误。
(1)平衡常数K越大，表示反应进行得越快。(　　)
(2)4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)，增大，该反应的平衡常数增大。(　　)
(3)温度不变，增大反应物浓度，平衡正向移动，平衡常数增大。(　　)
(4)同一反应的平衡常数K值改变，反应温度一定改变。(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√
【知能通关】
(一)组合化学方程式的平衡常数关系
1.在某温度下，N2＋3H22NH3的平衡常数为K1，则该温度下，NH3N2＋H2的平衡常数K2＝________。
答案　
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)。
答案　
(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。
(二)化学平衡常数的计算
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________。
答案　
解析　
K＝。
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)。
(2)反应③的ΔH________0(填“>”或“<”)。
(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________v逆(填“>”“＝”或“<”)。
答案　(1)K1·K2　(2)<　(3)>
解析　(1)K1＝，K2＝，K3＝，K3＝K1·K2。(2)根据K3＝K1·K2，500 ℃、800 ℃时，反应③的平衡常数分别为2.5、0.375；升温，K减小，平衡左移，正反应为放热反应，所以ΔH<0。(3)500 ℃时，K3＝2.5，Q＝≈0.88v逆。
我的收获
知识建构 感悟笔记
1.方法规律:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 2.盲点误区:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　
体验真题　感知高考
1.(2025·安徽卷)甲酸有两种可能的分解反应:
①HCOOH(g)===CO(g)＋H2O(g)
②HCOOH(g)===CO2(g)＋H2(g)
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
答案　bc
解析　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.(2024·湖南卷)恒压下，向某密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g)，发生如下反应:
主反应:CH3OH(g)＋CO(g)===CH3COOH(g)　ΔH1
副反应:CH3OH(g)＋CH3COOH(g)===CH3COOCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2
在不同温度下，反应达到平衡时，测得两种含碳产物的分布分数δ[δ(CH3COOH)＝
]随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.投料比x代表
B.曲线c代表乙酸的分布分数
C.ΔH1<0，ΔH2>0
D.L、M、N三点的平衡常数:K(L)＝K(M)>K(N)
答案　D
解析　题干明确指出，图中曲线表示的是测得两种含碳产物的分布分数即分别为δ(CH3COOH)、δ(CH3COOCH3)，若投料比x代表，x越大，可看作是CH3OH的量增多，则对于主、副反应可知生成的CH3COOCH3越多，CH3COOCH3分布分数越高，则曲线a或曲线b表示CH3COOCH3分布分数，曲线c或曲线d表示CH3COOH分布分数，据此分析可知A、B均正确，可知如此假设错误，则可知投料比x代表，曲线a或曲线b表示δ(CH3COOH)，曲线c或曲线d表示δ(CH3COOCH3)，据此作答。A.根据分析可知，投料比x代表，故A错误；B.根据分析可知，曲线c表示CH3COOCH3分布分数，故B错误；C.根据分析可知，曲线a或曲线b表示δ(CH3COOH)，当同一投料比时，观察图像可知T2时δ(CH3COOH)大于T1时δ(CH3COOH)，而T2>T1可知，温度越高则δ(CH3COOH)越大，说明温度升高主反应的平衡正向移动，ΔH1>0；曲线c或曲线d表示δ(CH3COOCH3)，当同一投料比时，观察可知T1时δ(CH3COOCH3)大于T2时δ(CH3COOCH3)，而T2>T1可知，温度越高则δ(CH3COOCH3)越小，说明温度升高副反应的平衡逆向移动，ΔH2<0，故C错误；D.L、M、N三点对应副反应ΔH2<0，且TN>TM＝TL，升高温度平衡逆向移动，K(L)＝K(M)>K(N)，故D正确。
3.(2025·四川卷节选)乙二醇是一种应用广泛的化工原料。以甲醛和合成气(CO＋H2)为原料制备乙二醇，反应按如下两步进行:
①HCHO(g)＋CO(g)＋H2(g)===HOCH2CHO(l)
②HOCH2CHO(l)＋H2(g)===HOCH2CH2OH(l)
若反应在恒容密闭容器中进行，溶剂中甲醛初始浓度为1.0 mol·L－1。
①反应5 h后，羟基乙醛、乙二醇、甲醇的产率分别为38%、8%、10%，则甲醛的平均消耗速率v＝________mol·L－1·h－1。
②溶剂中H2和CO浓度分别保持为1.0×10－4 mol·L－1、6.0×10－4 mol·L－1，羟基乙醛、乙二醇、甲醇的平衡产率分别为18%、34%、14%，生成乙二醇的平衡常数K＝________(mol·L－1)－3(科学记数，保留小数点后2位)。
答案　①0.112　②1.67×1011
解析　①生成HOCH2CHO消耗甲醛38%，乙二醇消耗甲醛8%，甲醇消耗甲醛10%，总计38%＋8%＋10%＝56%，消耗量＝1.0 mol·L－1×56%＝0.56 mol·L－1，则甲醛的平均消耗速率v＝＝0.112 mol·L－1·h－1。②总反应③:HCHO(g)＋CO(g)＋2H2(g)===HOCH2CH2OH(l)平衡常数表达式为K＝[注:HOCH2CH2OH为液体，但在溶液中其浓度变化，故包含在K中；单位要符合(mol·L－1)－3]，羟基乙醛、乙二醇、甲醇的平衡产率分别为18%、34%、14%，则平衡时c(HOCH2CHO)＝0.18 mol·L－1，c(HOCH2CH2OH)＝0.34 mol·L－1，c(CH3OH)＝0.14 mol·L－1，c(HCHO)＝1.0 mol·L－1－0.18 mol·L－1－0.34 mol·L－1－0.14 mol·L－1＝0.34 mol·L－1，溶剂中H2和CO浓度分别保持为1.0×10－4 mol·L－1、6.0×10－4 mol·L－1，代入计算:
K＝＝，解得K≈1.666 7×1011≈　1.67×1011(科学记数，保留小数点后2位)。
1.高考热点:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.新考法新角度:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
分层训练　提升考能
基础落实
1.(2026·安徽A10联盟期中联考)下列过程与可逆反应无关的是(　　)
A.高炉炼铁排放的尾气，随高炉的高度增加，CO的比例不变
B.氯气溶于水，溶液中既存在Cl－也存在Cl2
C.铜和浓硫酸在加热条件下能反应，不加热不能反应
D.SO2和O2在接触室中反应生成SO3
答案　C
解析　A项，高炉炼铁中CO比例不变说明反应达到化学平衡，属于可逆反应，A不符合题意；B项，Cl2溶于水存在可逆反应:Cl2＋H2OHClO＋H＋＋Cl－，溶液中既存在Cl－也存在Cl2，B不符合题意；C项，铜与浓硫酸在加热时反应生成SO2等产物，常温下不反应，不是可逆反应，C符合题意；D项，SO2与O2生成SO3是典型的可逆反应:2SO2 ＋ O22SO3，D不符合题意。
2.(2025·湖南长沙检测)已知反应:NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，起始时向某密闭容器中通入1 mol NO2、2 mol S18O2，反应达到平衡后，下列有关说法正确的是(　　)
A.NO2中不可能含18O
B.有1 mol N18O生成
C.S18O2的物质的量不可能为0.8 mol
D.SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，说明该反应达到平衡
答案　C
解析　该反应为可逆反应，则通入1 mol NO2、2 mol S18O2，反应达到平衡后，SO2、SO3、NO、NO2均含18O，A错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全消耗，所以通入1 mol NO2、2 mol S18O2，不可能有1 mol N18O生成，B错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全消耗，所以通入1 mol NO2、2 mol S18O2，NO2、S18O2消耗量都小于1 mol，所以S18O2的物质的量不可能为0.8 mol，C正确；该反应为可逆反应，SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，不能说明该反应达到平衡，D错误。
3.(2025·山东枣庄期末)恒温恒压密闭装置中投入一定量的反应物进行反应:2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，下列情况不能确定该反应达到化学平衡状态的是(　　)
A.SO3的浓度不再发生变化
B.容器内混合气体密度不再发生变化
C.SO2与O2的物质的量之比不再发生变化
D.混合气体平均相对分子质量不再发生变化
答案　C
解析　A项，SO3的浓度不再变化，说明正、逆反应速率相等，达到平衡状态，A正确；B项，恒温恒压下，总质量不变，但体积随反应变化，密度＝，当密度不变时表明体积不再变化，即反应达平衡，B正确；C项，若初始投料中SO2与O2的物质的量之比为2∶1，反应中该比值始终为2∶1，无法判断是否达平衡；若初始比例不等于2∶1，比值变化到平衡时固定，因题目未明确初始投料比例，C错误；D项，总质量固定，平均相对分子质量＝，总物质的量变化时平均相对分子质量变化，当其不变时表明达平衡，D正确。
4.(2026·山东青岛检测)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.若反应达到平衡状态后，2 min时生成a mol SO3，则4 min时生成2a mol SO3
答案　A
解析　可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，A正确；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三氧化硫的物质的量不变，为a mol，D错误。
5.对于反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　 ΔH>0，下列有关说法正确的是(　　)
A.平衡常数表达式为K＝
B.恒温条件下压缩容器的体积，平衡不移动，平衡常数K不发生变化
C.升高体系温度，平衡常数K减小
D.恒温恒压条件下，通入氦气，平衡正向移动，平衡常数K不发生变化
答案　D
解析　固态物质浓度为“常数”，视为“1”，不需写入平衡常数表达式，A项错误；增大压强，平衡逆向移动，B项错误；升温，该反应正向进行，K增大，C项错误；恒压条件下，通入氦气，平衡向气体体积增大的方向移动，即平衡正向移动，K只与温度有关，温度不变，K不发生变化，D项正确。
6.一定温度下，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
答案　D
解析　ΔH是恒量，不能作为判断平衡状态的标志；该反应是充入1 mol N2O4，正反应速率应是逐渐减小直至不变，③曲线趋势不正确。
7.(2025·辽宁朝阳月考)已知下列反应在某温度下的平衡常数:
H2(g)＋S(s)H2S(g)　K1
S(s)＋O2(g)SO2(g)　K2
则在该温度下反应H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数为(　　)
A.K1＋K2 B.K1－K2
C.K1×K2 D.
答案　D
解析　由平衡常数的定义可知，K1＝，K2＝，反应H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数K＝，即K＝。
8.(2020·北京卷)一定温度下，反应I2(g)＋H2(g)2HI(g)在密闭容器中达到平衡时，测得c(I2)＝0.11 mmol·L－1，c(HI)＝0.78 mmol·L－1。相同温度下，按下列4组初始浓度进行实验，反应逆向进行的是(　　)
A B C D
c(I2)/(mmol·L－1) 1.00 0.22 0.44 0.11
c(H2)/(mmol·L－1) 1.00 0.22 0.44 0.44
c(HI)/(mmol·L－1) 1.00 1.56 4.00 1.56
(注:1 mmol·L－1＝10－3 mol·L－1)
答案　C
解析　题目中缺少c(H2)，无法计算K，则不能通过Q与K的关系判断平衡的移动方向，但可比较4个选项中Q的大小关系，Q越大，则可能逆向移动。
Q(A)＝＝1，
Q(B)＝≈50.28，
Q(C)＝≈82.64，
Q(D)＝≈50.28，
Q(C)的值最大，答案为C。
9.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充入容积为2.5 L的空钢瓶中，反应达到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＝________。
(2)在620 K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的平衡转化率α2________(填“>”“<”或“＝”，下同)α1，该反应的ΔH________0。
(3)向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是________(填字母)。
A.H2S B.CO2
C.COS D.N2
答案　(1)2.5　2.85×10－3　(2)>　>
(3)B
解析　(1)设建立平衡后，反应消耗的H2S的物质的量为x mol，列三段式
＝0.02，解得x＝0.01，所以H2S的平衡转化率α1＝×100%＝2.5%；由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，所以在该条件下反应达到平衡时化学平衡常数K＝≈2.85×10－3。(2)温度升高，平衡时水的物质的量分数增大，则平衡正向移动，该反应的ΔH>0，平衡时H2S的转化率增大，即α2>α1。(3)对于化学方程式左边气体不唯一的反应，增大一种反应物浓度，该反应物转化率减小，另一种反应物转化率增大，A不符合题意，B符合题意；增大生成物浓度，平衡逆向移动，C不符合题意；恒容容器充入N2，参与反应的各气体的浓度不变，不影响平衡移动，D不符合题意。
能力提升
10.在1 L恒温恒容的密闭容器中投入一定量N2O5，发生反应:
反应1:N2O5(g)===N2O4(g)＋O2(g)　ΔH＝＋28.4 kJ· mol－1
反应2:N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝－56.9 kJ· mol－1
现有下列情况:①混合气体的密度保持不变；②气体压强保持不变；③气体的平均摩尔质量保持不变；④保持不变；⑤O2的物质的量保持不变；⑥v正(N2O4)∶v逆(NO2)＝1∶2。能表明反应2一定达到平衡状态的是(　　)
A.①②③⑤ B.②③④⑥
C.①③⑤⑥ D.②③④⑤
答案　B
解析　①反应中各物质均为气体，混合气体的总质量不变，且反应在恒容条件下进行，则混合气体的密度始终不变，故不能据此判断反应2是否达到平衡，错误；②反应2的平衡建立过程中，气体总物质的量不断变化，则气体压强不断变化，当气体压强保持不变时，反应2达到平衡状态，正确；③平衡建立过程中，混合气体的总质量不变，但其总物质的量不断变化，故当气体的平均摩尔质量保持不变时，反应2达到平衡状态，正确；④保持不变，则c(NO2)、c(N2O4)均保持不变，反应2达到平衡状态，正确；⑤反应1是不可逆反应，O2的物质的量始终保持不变，不能据此判断反应2是否达到平衡，错误；⑥v正(N2O4)∶v逆(NO2)＝1∶2，正、逆反应速率相等，反应2达到平衡状态，正确。
11.在恒温条件下，向盛有食盐的2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO2、0.2 mol NO 和0.1 mol Cl2，发生如下两个反应:
①2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g)　ΔH1<0平衡常数　K1
②2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)　ΔH2<0平衡常数K2
10分钟时反应达到平衡，测得容器内体系的压强减少20%，10分钟内用ClNO(g)表示的平均反应速率v(ClNO)＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1。下列说法正确的是(　　)
A.平衡时NO2的转化率为50%
B.平衡后c(NO)＝2.5×10－2 mol·L－1
C.其他条件保持不变，反应在恒压条件下进行，则平衡常数K2增大
D.反应4NO2 (g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2 (g)的平衡常数为－K1
答案　A
解析　A项，10 min时反应达到平衡，测得容器内体系的压强减少20%，则平衡时混合气体总物质的量为(0.2＋0.2＋0.1) mol×(1－20%)＝0.4 mol，10 min内用ClNO(g)表示的平均反应速率v(ClNO)＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1，则平衡时n(ClNO)＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1×10 min×2 L＝0.15 mol，设①中反应的NO2为x mol，②中反应的Cl2为y mol，则:
则0.5x＋2y＝0.15、(0.2－x＋0.2－2y＋0.1－y)＋0.5x＋2y＝0.4，联立方程，解得x＝0.1、y＝0.05，故平衡时NO2的转化率为×100%＝50%，故A正确；B项，由A项分析，平衡后c(NO)＝＝0.05 mol·L－1，故B错误；C项，平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，则其他条件保持不变，反应在恒压条件下进行，平衡常数K2不变，故C错误；D项，①2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g)　ΔH1<0平衡常数K1；②2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)　ΔH2<0平衡常数K2；由盖斯定律可知，由①×2－②可得反应4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，则4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝，故D错误。
12.工业上利用反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0；制取氢气。向两个容积为2 L的密闭容器中加入CO(g)和H2O(g)各1 mol，分别在不同温度和催化剂下进行反应，保持其他初始实验条件不变，经10 min测得两容器中CO(g)转化率如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.A点和B点均为反应的平衡状态
B.催化剂2比催化剂1的催化效率高
C.C点时，0~10 min反应的平均速率v(CO)＝0.02 mol·L－1·min－1
D.温度为T2时，该反应平衡常数K<
答案　C
解析　A项，若A点达平衡，由于B点温度更高，且反应ΔH<0，为放热反应，温度升高平衡逆移，B点CO的转化率应该更小，而B点CO转化率比A点高，则在A点时，反应一定未达到平衡，A错误；B项，催化剂的催化活性与温度有关，如在T1温度，催化剂2比催化剂1的效率低，B错误；C项，C点时，两种催化剂催化CO在10 min内转化率都为40%，则两种催化剂下反应速率相同，当CO转化率为40%时，该反应的反应速率用CO表示为v＝＝0.02 mol·L－1·min－1，C正确；D项，温度为T2时，CO转化率为40%，则此时CO为0.6 mol·L－1，H2O(g)为0.6 mol·L－1，CO2为0.4 mol·L－1，H2为0.4 mol·L－1，则此时浓度商为Q＝，由A项可知此时反应还未达平衡，还在继续向正向进行，则平衡常数K>Q＝，D错误。
13.在1 L的密闭容器中，加入0.5 mol CaCO3，发生反应:CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)，图中A表示CO2的平衡浓度与温度的关系曲线。
(1)该反应正反应方向为________(填“吸”或“放”)热反应，温度为T5 ℃时，该反应的平衡常数为________。
(2)达到平衡后，保持温度不变，再次通入1 mol CO2，平衡向________(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不”)移动，再次平衡后容器内的压强__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)加快该化学反应速率并能增加该反应进行程度的措施:________(写一种即可)。
答案　(1)吸　0.20　(2)逆反应方向　不变
(3)升高温度
解析　(1)由图可知，升高温度，CO2的平衡浓度增大，说明平衡正向移动，则该反应的正反应为吸热反应；温度为T5 ℃时，CO2的平衡浓度为0.20 mol·L－1，则该反应的平衡常数K＝c(CO2)＝0.20。(2)达到平衡后，保持温度不变，再次通入1 mol CO2，生成物浓度增大，则平衡逆向移动，平衡常数K只与温度有关，温度不变，K不变，则再次平衡后容器内的c(CO2)＝0.2 mol·L－1，根据阿伏加德罗定律的推论可知，容器内的压强不变。
14.已知:CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH。
(1)经测定不同温度下该反应的平衡常数如下表:
温度/℃ 250 300 350
K 2.041 0.270 0.012
该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)250 ℃时，某时刻测得该反应的c(CO)＝0.4 mol·L－1、c(H2)＝0.4 mol·L－1、c(CH3OH)＝0.8 mol·L－1，则此时v正________(填“>”“＝”或“<”)v逆。
(3)某温度下，在体积固定的2 L密闭容器中将1 mol CO和2 mol H2混合，使反应达到平衡，实验测得平衡时与起始时的气体压强比值为0.7，则该反应的平衡常数为________(结果保留1位小数)。
答案　(1)放热　(2)<　(3)2.7
解析　(1)根据数据可知，随着温度的升高，平衡常数减小，平衡逆向移动，则正反应为放热反应。(2)对于某时刻，浓度商Q＝＝12.5，大于250 ℃的平衡常数，反应逆向进行，正反应速率小于逆反应速率。(3)同温同体积的情况下，压强之比等于物质的量之比，平衡时与起始时的气体压强比值为0.7，起始的物质的量为1 mol＋2 mol＝3 mol，则平衡时的物质的量为3 mol×0.7＝2.1 mol。设CO转化的物质的量为x mol，列三段式:
1－x＋2－2x＋x＝2.1，得x＝0.45；体积为2 L，则有K＝≈2.7。(共79张PPT)
大单元五　化学反应原理
第二单元　化学反应速率与化学平衡
第57讲　化学平衡状态　化学平衡常数
1.了解可逆反应的含义，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡；
2.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。
复习要求
考点一　可逆反应与化学平衡状态
考点二　化学平衡常数
目
录
CONTENTS
体验真题　感知高考
分层训练　提升考能
考点一
可逆反应与化学平衡状态
知识梳理
知能通关
1.可逆反应
(1)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)特点
正反应方向
双向性 可逆反应分为方向相反的两个反应:正反应和逆反应
双同性 正、逆反应是在同一条件下，同时进行
共存性 反应物的转化率______100%，反应物与生成物共存
逆反应方向
小于
(1)存在18O的分子是___________________________。
(2)二氧化硫分子的相对分子质量可能为__________________。
18O存在于O2、SO3、SO2中
小题对点过
64或66或68
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。
可逆
相等
(2)化学平衡的建立过程
(3)平衡特征
可逆反应
动态平衡
v正
v逆
质量或浓度
(1)如图N2、H2、NH3的浓度随时间变化的曲线
分析该反应建立平衡的过程:
N2与H2随着反应的进行，其浓度逐渐________，v正逐渐________，而c(NH3)逐渐________， v逆逐渐________，t1时刻起，它们的浓度不再改变，v正________v逆，反应达到平衡。
减小
小题对点过
减小
增大
增大
等于
(2)若反应从逆反应开始，画出随NH3分解建立平衡的曲线。
<
>
<
<
(1)X2的物质的量浓度范围为_______________________。
(2)Y2的物质的量浓度范围为_______________________。
(3)Z的物质的量浓度范围为________________________。
0~0.2 mol·L-1
0.2 mol·L-1~0.4 mol·L-1
0~0.4 mol·L-1
极端假设法确定各物质浓度范围
上述题目可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。
假设反应正向进行到底:
假设反应逆向进行到底:
平衡体系中各物质的浓度范围为03.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。
①③④⑦
⑤⑦
①③④⑤⑦
①②③④⑦
①②③
②④⑦
4.若上述题目中的(1)~(4)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何
(1)_____________。(2)_____________。
(3)_____________。(4)_____________。
②③④⑦
⑤⑦
②③④⑤⑦
②③④⑦
判断平衡状态的两种方法
(2)“变量不变”:如果一个量是随反应进行而改变的，当其不变时为平衡状态；一个随反应进行保持不变的量，不能作为判断是否平衡的依据。
BD
解析　A.各物质均为气体，则气体质量不变，容器容积恒定，则气体密度恒定不变，不能根据密度恒定判断平衡状态；B.该反应正向气体分子数增大，随反应正向进行，容器内压强逐渐增大，当压强不变时，反应达到平衡状态；C.该反应正向气体分子数增大，气体质量不变，则气体平均摩尔质量逐渐减小；D.随反应进行，甲烷被消耗，其体积分数逐渐减小，当反应达到平衡时不再变化。
考点二
化学平衡常数
知识梳理
知能通关
(1)浓度商:在______时刻的称为浓度商，常用Q表示，Q是个______。
(2)化学平衡常数:当可逆反应在一定温度下达到化学平衡时，浓度商是____________，把_________的浓度商称为化学平衡常数，用K表示，即K＝。
任意
变量
一个常数
平衡时
c(CO2)
小题对点过
2.影响因素
K只受______影响，与反应物或生成物的浓度变化、压强变化、是否使用催化剂无关。
3.意义及应用
(1)判断可逆反应进行的程度
温度
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
正
平衡
逆
(3)判断可逆反应的热效应
吸热
放热
放热
吸热
×
小题对点过
×
×
√
2.已知下列反应的平衡常数:
　
(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。
(二)化学平衡常数的计算
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________。
　
解析　
K＝。
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)。
(2)反应③的ΔH________0(填“>”或“<”)。
(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________v逆(填“>”“＝”或“<”)。
K1·K2
<
>
解析　(1)K1＝，K2＝，K3＝，K3＝K1·K2。(2)根据K3＝K1·K2，500 ℃、800 ℃时，反应③的平衡常数分别为2.5、0.375；升温，K减小，平衡左移，正反应为放热反应，所以ΔH<0。(3)500 ℃时，K3＝2.5，Q＝≈0.88v逆。
体验真题 感知高考
1.(2025·安徽卷)甲酸有两种可能的分解反应:
①HCOOH(g)===CO(g)+H2O(g)
②HCOOH(g)===CO2(g)+H2(g)
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
解析　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.(2024·湖南卷)恒压下，向某密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g)，发生如下反应:
主反应:CH3OH(g)+CO(g)===CH3COOH(g)　ΔH1
副反应:CH3OH(g)+CH3COOH(g)===CH3COOCH3(g)+H2O(g)　ΔH2
在不同温度下，反应达到平衡时，测得两种含碳产物的分布分数δ[δ(CH3COOH)＝]随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示，下列说法正确的是(　　)
D
A.投料比x代表
B.曲线c代表乙酸的分布分数
C.ΔH1<0，ΔH2>0
D.L、M、N三点的平衡常数:K(L)＝K(M)>K(N)
解析　题干明确指出，图中曲线表示的是测得两种含碳产物的分布分数即分别为δ(CH3COOH)、δ(CH3COOCH3)，若投料比x代表，x越大，可看作是CH3OH的量增多，则对于主、副反应可知生成的CH3COOCH3越多，CH3COOCH3分布分数越高，则曲线a或曲线b表示CH3COOCH3分布分数，曲线c或曲线d表示CH3COOH分布分数，据此分析可知A、B均正确，可知如此假设错误，则可知投料比x代表，曲线a或曲线b表示δ(CH3COOH)，曲线c或曲线d表示δ(CH3COOCH3)，据此作答。A.根据分析可知，投料比x代表，
故A错误；B.根据分析可知，曲线c表示CH3COOCH3分布分数，故B错误；C.根据分析可知，曲线a或曲线b表示δ(CH3COOH)，当同一投料比时，观察图像可知T2时δ(CH3COOH)大于T1时δ(CH3COOH)，而T2>T1可知，温度越高则δ(CH3COOH)越大，说明温度升高主反应的平衡正向移动，ΔH1>0；曲线c或曲线d表示δ(CH3COOCH3)，当同一投料比时，观察可知T1时δ(CH3COOCH3)大于T2时δ(CH3COOCH3)，而T2>T1可知，温度越高则δ(CH3COOCH3)越小，说明温度升高副反应的平衡逆向移动，ΔH2<0，故C错误；D.L、M、N三点对应副反应ΔH2<0，且TN>TM＝TL，升高温度平衡逆向移动，K(L)＝K(M)>K(N)，故D正确。
3.(2025·四川卷节选)乙二醇是一种应用广泛的化工原料。以甲醛和合成气(CO+H2)为原料制备乙二醇，反应按如下两步进行:
①HCHO(g)+CO(g)+H2(g)===HOCH2CHO(l)
②HOCH2CHO(l)+H2(g)===HOCH2CH2OH(l)
若反应在恒容密闭容器中进行，溶剂中甲醛初始浓度为1.0 mol·L-1。
①反应5 h后，羟基乙醛、乙二醇、甲醇的产率分别为38%、8%、10%，则甲醛的平均消耗速率v＝________mol·L-1·h-1。
②溶剂中H2和CO浓度分别保持为1.0×10-4 mol·L-1、6.0×10-4 mol·L-1，羟基乙醛、乙二醇、甲醇的平衡产率分别为18%、34%、14%，生成乙二醇的平衡常数K＝__________(mol·L-1)-3(科学记数，保留小数点后2位)。
0.112
1.67×1011
解析　①生成HOCH2CHO消耗甲醛38%，乙二醇消耗甲醛8%，甲醇消耗甲醛10%，总计38%+8%+10%＝56%，消耗量＝1.0 mol·L-1×56%＝0.56 mol·L-1，则甲醛的平均消耗速率v＝＝0.112 mol·L-1·h-1。②总反应③:HCHO(g)+ CO(g)+2H2(g)===HOCH2CH2OH(l)平衡常数表达式为K＝ [注:HOCH2CH2OH为液体，但在溶液中其浓度变化，故包含在K中；单位要符合(mol·L-1)-3]，羟基乙醛、乙二醇、甲醇的平衡产率分别为18%、34%、14%，则平衡时c(HOCH2CHO)＝0.18 mol·L-1，c(HOCH2CH2OH)＝0.34 mol·L-1，
c(CH3OH)＝0.14 mol·L-1，c(HCHO)＝1.0 mol·L-1-0.18 mol·L-1-0.34 mol·L-1-0.14 mol·L-1＝0.34 mol·L-1，溶剂中H2和CO浓度分别保持为1.0×10-4 mol·L-1、6.0×10-4 mol·L-1，代入计算:
K＝＝，解得K≈1.666 7×1011≈　1.67×1011(科学记数，保留小数点后2位)。
分层训练 提升考能
基础落实
1.(2026·安徽A10联盟期中联考)下列过程与可逆反应无关的是(　　)
A.高炉炼铁排放的尾气，随高炉的高度增加，CO的比例不变
B.氯气溶于水，溶液中既存在Cl-也存在Cl2
C.铜和浓硫酸在加热条件下能反应，不加热不能反应
D.SO2和O2在接触室中反应生成SO3
C
A.NO2中不可能含18O
B.有1 mol N18O生成
C.S18O2的物质的量不可能为0.8 mol
D.SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，说明该反应达到平衡
C
解析　该反应为可逆反应，则通入1 mol NO2、2 mol S18O2，反应达到平衡后，SO2、SO3、NO、NO2均含18O，A错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全消耗，所以通入1 mol NO2、2 mol S18O2，不可能有1 mol N18O生成，B错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全消耗，所以通入1 mol NO2、2 mol S18O2，NO2、S18O2消耗量都小于1 mol，所以S18O2的物质的量不可能为0.8 mol，C正确；该反应为可逆反应，SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，不能说明该反应达到平衡，D错误。
A.SO3的浓度不再发生变化
B.容器内混合气体密度不再发生变化
C.SO2与O2的物质的量之比不再发生变化
D.混合气体平均相对分子质量不再发生变化
C
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.若反应达到平衡状态后，2 min时生成a mol SO3，则4 min时生成2a mol SO3
A
解析　可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，A正确；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三氧化硫的物质的量不变，为a mol，D错误。
A.平衡常数表达式为K＝
B.恒温条件下压缩容器的体积，平衡不移动，平衡常数K不发生变化
C.升高体系温度，平衡常数K减小
D.恒温恒压条件下，通入氦气，平衡正向移动，平衡常数K不发生变化
D
解析　固态物质浓度为“常数”，视为“1”，不需写入平衡常数表达式，A项错误；增大压强，平衡逆向移动，B项错误；升温，该反应正向进行，K增大，C项错误；恒压条件下，通入氦气，平衡向气体体积增大的方向移动，即平衡正向移动，K只与温度有关，温度不变，K不发生变化，D项正确。
A.①② B.②④
C.③④ D.①④
D
解析　ΔH是恒量，不能作为判断平衡状态的标志；该反应是充入1 mol N2O4，正反应速率应是逐渐减小直至不变，③曲线趋势不正确。
7.(2025·辽宁朝阳月考)已知下列反应在某温度下的平衡常数:
D
(注:1 mmol·L-1＝10-3 mol·L-1)
C
A B C D
c(I2)/(mmol·L-1) 1.00 0.22 0.44 0.11
c(H2)/(mmol·L-1) 1.00 0.22 0.44 0.44
c(HI)/(mmol·L-1) 1.00 1.56 4.00 1.56
解析　题目中缺少c(H2)，无法计算K，则不能通过Q与K的关系判断平衡的移动方向，但可比较4个选项中Q的大小关系，Q越大，则可能逆向移动。
Q(A)＝＝1，
Q(B)＝≈50.28，
Q(C)＝≈82.64，
Q(D)＝≈50.28，
Q(C)的值最大，答案为C。
(1)H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________。
(2)在620 K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的平衡转化率α2________(填“>”“<”或“＝”，下同)α1，该反应的ΔH________0。
(3)向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是______(填字母)。
A.H2S B.CO2
C.COS D.N2
2.5
2.85×10-3
>
>
B
解析　(1)设建立平衡后，反应消耗的H2S的物质的量为x mol，列三段式
＝0.02，解得x＝0.01，所以H2S的平衡转化率α1＝×100%＝2.5%；由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，所以在该条件下反应达到平衡时化学平衡常数K＝≈2.85×10-3。
(2)温度升高，平衡时水的物质的量分数增大，则平衡正向移动，该反应的ΔH>0，平衡时H2S的转化率增大，即α2>α1。(3)对于化学方程式左边气体不唯一的反应，增大一种反应物浓度，该反应物转化率减小，另一种反应物转化率增大，A不符合题意，B符合题意；增大生成物浓度，平衡逆向移动，C不符合题意；恒容容器充入N2，参与反应的各气体的浓度不变，不影响平衡移动，D不符合题意。
能力提升
10.在1 L恒温恒容的密闭容器中投入一定量N2O5，发生反应:
现有下列情况:①混合气体的密度保持不变；②气体压强保持不变；③气体的平均摩尔质量保持不变；④保持不变；⑤O2的物质的量保持不变；
⑥v正(N2O4)∶v逆(NO2)＝1∶2。能表明反应2一定达到平衡状态的是(　　)
A.①②③⑤ B.②③④⑥
C.①③⑤⑥ D.②③④⑤
B
解析　①反应中各物质均为气体，混合气体的总质量不变，且反应在恒容条件下进行，则混合气体的密度始终不变，故不能据此判断反应2是否达到平衡，错误；②反应2的平衡建立过程中，气体总物质的量不断变化，则气体压强不断变化，当气体压强保持不变时，反应2达到平衡状态，正确；③平衡建立过程中，混合气体的总质量不变，但其总物质的量不断变化，故当气体的平均摩尔质量保持不变时，反应2达到平衡状态，正确；④保持不变，则c(NO2)、c(N2O4)均保持不变，反应2达到平衡状态，正确；⑤反应1是不可逆反应，O2的物质的量始终保持不变，不能据此判断反应2是否达到平衡，错误；⑥v正(N2O4)∶v逆(NO2)＝1∶2，正、逆反应速率相等，反应2达到平衡状态，正确。
11.在恒温条件下，向盛有食盐的2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO2、0.2 mol NO 和0.1 mol Cl2，发生如下两个反应:
10分钟时反应达到平衡，测得容器内体系的压强减少20%，10分钟内用ClNO(g)表示的平均反应速率v(ClNO)＝7.5×10-3 mol·L-1·min-1。下列说法正确的是(　　)
A.平衡时NO2的转化率为50%
B.平衡后c(NO)＝2.5×10-2 mol·L-1
C.其他条件保持不变，反应在恒压条件下进行，则平衡常数K2增大
A
解析　A项，10 min时反应达到平衡，测得容器内体系的压强减少20%，则平衡时混合气体总物质的量为(0.2+0.2+0.1) mol×(1-20%)＝0.4 mol，10 min内用ClNO(g)表示的平均反应速率v(ClNO)＝7.5×10-3 mol·L-1·min-1，则平衡时n(ClNO)＝7.5×10-3 mol·L-1·min-1×10 min×2 L＝0.15 mol，设①中反应的NO2为x mol，②中反应的Cl2为y mol，则:
则0.5x+2y＝0.15、(0.2-x+0.2-2y+0.1-y)+0.5x+2y＝0.4，联立方程，解得x＝0.1、y＝0.05，故平衡时NO2的转化率为×100%＝50%，故A正确；B项，由A项分析，平衡后c(NO)＝＝0.05 mol·L-1，故B错误；C项，平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，则其他条件保持不变，反应在恒压条件下进行，平衡常数K2不变，故C错误；
A.A点和B点均为反应的平衡状态
B.催化剂2比催化剂1的催化效率高
C.C点时，0~10 min反应的平均速率
v(CO)＝0.02 mol·L-1·min-1
D.温度为T2时，该反应平衡常数K<
C
解析　A项，若A点达平衡，由于B点温度更高，且反应ΔH<0，为放热反应，温度升高平衡逆移，B点CO的转化率应该更小，而B点CO转化率比A点高，则在A点时，反应一定未达到平衡，A错误；B项，催化剂的催化活性与温度有关，如在T1温度，催化剂2比催化剂1的效率低，B错误；C项，C点时，两种催化剂催化CO在10 min内转化率都为40%，则两种催化剂下反应速率相同，当CO转化率为40%时，该反应的反应速率用CO表示为v＝＝0.02 mol·L-1·min-1，C正确；D项，温度为T2时，CO转化率为40%，则此时CO为0.6 mol·L-1，H2O(g)为0.6 mol·L-1，CO2为0.4 mol·L-1，H2为0.4 mol·L-1，则此时浓度商为Q＝，由A项可知此时反应还未达平衡，还在继续向正向进行，则平衡常数K>Q＝，D错误。
(1)该反应正反应方向为________(填“吸”或
“放”)热反应，温度为T5 ℃时，该反应的平
衡常数为________。
(2)达到平衡后，保持温度不变，再次通入
1 mol CO2，平衡向____________(填“正
反应方向”“逆反应方向”或“不”)移动，
再次平衡后容器内的压强__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)加快该化学反应速率并能增加该反应进行程度的措施:___________(写一种即可)。
吸
0.20
逆反应方向
不变
升高温度
解析　(1)由图可知，升高温度，CO2的平衡浓度增大，说明平衡正向移动，则该反应的正反应为吸热反应；温度为T5 ℃时，CO2的平衡浓度为0.20 mol·L-1，则该反应的平衡常数K＝c(CO2)＝0.20。(2)达到平衡后，保持温度不变，再次通入1 mol CO2，生成物浓度增大，则平衡逆向移动，平衡常数K只与温度有关，温度不变，K不变，则再次平衡后容器内的c(CO2)＝0.2 mol·L-1，根据阿伏加德罗定律的推论可知，容器内的压强不变。
(1)经测定不同温度下该反应的平衡常数如下表:
放热
温度/℃ 250 300 350
K 2.041 0.270 0.012
该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)250 ℃时，某时刻测得该反应的c(CO)＝0.4 mol·L-1、c(H2)＝0.4 mol·L-1、c(CH3OH)＝0.8 mol·L-1，则此时v正________(填“>”“＝”或“<”)v逆。
<
解析　(1)根据数据可知，随着温度的升高，平衡常数减小，平衡逆向移动，则正反应为放热反应。(2)对于某时刻，浓度商Q＝＝12.5，大于250 ℃的平衡常数，反应逆向进行，正反应速率小于逆反应速率。
(3)某温度下，在体积固定的2 L密闭容器中将1 mol CO和2 mol H2混合，使反应达到平衡，实验测得平衡时与起始时的气体压强比值为0.7，则该反应的平衡常数为________(结果保留1位小数)。
2.7
解析　(3)同温同体积的情况下，压强之比等于物质的量之比，平衡时与起始时的气体压强比值为0.7，起始的物质的量为1 mol+2 mol＝3 mol，则平衡时的物质的量为3 mol×0.7＝2.1 mol。设CO转化的物质的量为x mol，列三段式:
1-x+2-2x+x＝2.1，得x＝0.45；体积为2 L，则有K＝≈2.7。
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本
讲
内
容
结
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