第二章化学平衡常数解析
2024-2025高二化学人教版一2.2.1化平衡状态化学平衡常数(解析版)02 02
姓名：班级第二章化学反应速率与化学平衡第二节化学平衡第1课时化学平衡状态化学平衡常数本课重点（1）化学平衡状态的判断标志，化学平衡常数的计算本课难点（2）运用三段式计算化学平衡常数一、选择题1．（2023·钦州市第四中学高二月考）下列关于化学平衡常数的说法中错误的是A．某特定反应的平衡常数只与温度有关B．催化剂不能改变平衡常数的大小C．平衡常数发生改变，化学平衡必发生改变D．化学平衡移动时，平衡常数必改变【答案】D【详解】A．平衡常数只与温度有关，A项不符合题意；B．平衡常数只受到温度的影响，催化剂不能改变平衡常数的大小，B项不符合题意；C．平衡常数变大，平衡正向移动，平衡常数减小，平衡逆向移动，平衡常数改变，化学平衡必然移动，C 项不符合题意；D．平衡常数只受温度的影响，能引起平衡移动的因素有多个，只有平衡因为温度变化而移动时，平衡常数才会改变，D项符合题意；故正确选项为D2．一定温度下，在2L容积不变的密闭容器中发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。
反应过程中部分数据如下：n/moln(SO2) n(O2) n(SO3)t/min0 0.2 0.2 05 0.1810 0.02下列说法不正确．．．的是A．使用催化剂是为了增大反应速率B．0～5min内，用SO2表示的平均反应速率为0.036mol/(L·min)C．容器内气体压强保持不变，说明反应已达到平衡状态D．5min时，SO2的转化率已达到该条件下的最大值【答案】B【详解】A．使用催化剂是为了增大反应速率，缩短到达平衡的时间，A正确；B．0～5min内生成0.18mol三氧化硫，根据方程式可知消耗0.18mol二氧化硫，用SO2表示的平均反应速率为0.1825minmolL⨯＝0.018mol/(L·min)，B错误；C．正反应体积减小，则容器内气体压强保持不变，说明反应已达到平衡状态，C正确；D．5min时剩余二氧化硫是0.2mol－0.018mol＝0.02mol，这说明产生反应已经达到平衡状态，SO2的转化率已达到该条件下的最大值，D正确；答案选B。
第二章化学反应速率与化学平衡解析
让生成物及时离开反应体系，使反应物能充分接触。 另外，超声波、紫外光、激光和高能射线等也会对某 些反应的速率产生较大的影响。
2. 4 化学平衡
一、化学平衡常数 1.实验平衡常数 对于一般反应
浓度平衡常数
a A +Bb =dD+eE
c d ( D) c e ( E ) Kc a c ( A) c b ( B)
(2)
起始浓度c 0/（mol· L-1 ） 平衡浓度c /（mol· L-1）
Vi V总
p总=2.03×104 kPa
p(H2)=2.03×104 kPa×66.3%=1.35×104 kPa
p( NH ) / p Q p( N ) / p p( H ) / p
2
3
3
2
2
2.35 103 100 5.00 106 3 4.49 103 1.35 104 100 100
速率的影响并会应用；
• 掌握标准平衡常数的概念及表达式的书写； • 掌握转化率的概念及有关计算和应用； • 运用平衡移动原理说明浓度、压力、温度对化学平衡 移动的影响。
2.1 化学反应速率
反应速率是指给定条件下反应物通过化学反应 转化为产物的速率，常用单位时间内反应物浓 度的减少或者产物浓度的增加来表示。 浓度常用mol.L-1，时间常用s，min，h。 反应速率分为平均速率和瞬时速率两种表示方法。
(2) 方位因素
碰撞理论，较成功地 解释了反应物浓度、 反应温度对反应速 率的影响等，但也 存在一些局限性。
合适 方向 不合适的 方向
化学反应的方位因素
2.过渡状态理论
A +BC A…B…C AB + C
人教版高中化学选择性必修第1册 第2章第2节第1课时 化学平衡状态 化学平衡常数
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；K 只与温度有关，因此增大体系压强，平衡常数 K 不发生变化，B 项正确；升温该 反应正向进行，K 增大，C 项错误；增加 C(s)的量，平衡不移动，D 项错误。
2.已知反应①：CO(g)＋CuO(s) CO2(g)＋Cu(s)和反应②：H2(g)＋CuO(s) Cu(s) ＋H2O(g)，在相同的某温度下的平衡常数分别为 K1 和 K2，该温度下反应③：CO(g)＋ H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常数为 K。则下列说法正确的是( B )
2．平衡转化率(α) (1)表达式 对于反应：aA＋bB cC＋dD，反应物 A 的转化率可以表示为 α(A)＝ A的初始A浓的度初－始A浓的度平衡浓度×100%＝c0Ac0－AcA×100%＝ 反 反应 应物 物转 起化 始的 的物 物质 质的 的量 量或 或浓 浓度 度、 、体 体积 积×100%。
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知识点 1 化学平衡状态
基础通道
1．化学平衡状态的建立
(1)在一定条件下，把 1 mol N2 和 3 mol H2 充入一密闭容器中，在一定条件下发生 反应。根据要求填表：
N2(g)＋3H2(g) 反应物浓度
2NH3(g) v正
生成物浓度 v 逆
开始时 c(N2) 1 __最__大_____c(H2) 2 _最__大___ 3 _最__大___ 4 _0__ 5 _0__
(1)平衡向正反应方向移动，反应物的转化率不一定增大。 (2)对于一个可逆反应，平衡正向移动时，平衡常数不一定增大。 (3)在平衡常数表达式中，反应物浓度和生成物浓度都用平衡浓度。
情境体验 (1)氢是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的 75%，因此氢能被称为人 类的终极能源。氢气是一种绿色能源，又是一种重要的化工原料。如何将水中的氢释放 出来是目前氢能研究的重要课题。 以生物材质(以 C 计)与水蒸气反应制取 H2 是一种低耗能、高效率的制 H2 方法。该 方法由气化炉制造 H2 和燃烧炉再生 CaO 两步构成。气化炉中涉及的反应为 Ⅰ.C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) K1； Ⅱ.CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) K2； Ⅲ.CaO(s)＋CO2(g) CaCO3(s) K3。 该工艺制 H2 总反应可表示为 C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s) CaCO3(s)＋2H2(g)，用 K1、 K2、K3 的代数式表示此反应的平衡常数 K。
《化学反应原理》第二章 第二节 第2课时 化学平衡常数
第2课时 化学平衡常数[核心素养发展目标] 1.通过化学平衡状态时的浓度数据分析，认识化学平衡常数的概念，并能分析推测其相关应用。
2.构建化学平衡常数相关计算的思维模型(三段式法)，理清计算的思路，灵活解答各类问题。
一、化学平衡常数及表达式1．化学平衡常数的概念及表达式 (1)分析教材表中数据，发现以下规律：在一定温度下，一个可逆反应达到化学平衡时，体系内生成物浓度幂(以其化学计量数为幂)之积与反应物浓度幂之积的比值就是一个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K 表示。
K 的数值与各反应体系中各物质的初始浓度和反应路径________。
(2)对于一般的可逆反应：m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)表达式⎩⎪⎨⎪⎧任意时刻，浓度商Q ＝c p(C )·c q(D )c m(A )·c n (B )平衡状态时，K ＝Q ＝2．影响化学平衡常数的因素 (1)内因：反应物本身的性质。
(2)外因：同一化学反应，平衡常数与浓度、压强________，与温度有关，升高温度，吸热反应的平衡常数________，反之减小。
如不同温度时，H 2(g)＋I 2(g)2HI(g) ΔH ＝－14.9 kJ·mol －1的平衡常数K ：温度 425.6 ℃ 457.6 ℃ K54.548.73.K 与可逆反应进行程度的关系反应进行得越完全，K 越大，反应进行得越不完全，K 越小。
一般来说，当K >105时，该反应就进行得________了。
如化学反应平衡常数 ①N 2(g)＋3H 2(g)2NH 3(g) K (298 K)＝5.6×105 ②N 2(g)＋O 2(g)2NO(g)K (298 K)＝1.9×10－31两个反应中进行彻底的是__________(填序号，下同)，在常温下很难进行的是____________。
化学平衡常数
第3节 化学平衡 第6课时 化学平衡常数
一、平衡转化率
用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡
转化率a 来表示反应限度。
对于可逆反应: mA(g)+nB (g)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
pC(g)+qD(g)
反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：
a (A) = A的初始A浓的度初-始A浓的度平衡浓度× 100%
(答案: (1)K=2.25; (2) 47.7%)
(3)已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。
例3: 在2L的容器中充入 1mol CO和 1mol H2O(g),发生反
应：CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) 800℃时反应达
平衡,若k=1.求：
（1）CO的平衡浓度和转化率。
0.25mol/L 50%
a ( A)
=
=A初c0 (始Ac)的0-( A物c平)质( A的)×量1-00A%的平衡物质的量
A初始的物质的量
×
100%
= n始 - n平 × 100% n始
二、有关化学平衡常数的计算
对于反应: aA(g) + bB(g)
cC (g) + dD (g)
达到平衡后各物质的浓度变化关系，在计算中注意：
（1）反应物：平衡浓度=初始浓度-转化浓度 如：反应物A: c平(A)=c0(A) - △c(A)
（2）生成物：平衡浓度=初始浓度+转化浓度 如：生成物D: c平(D) = c0(D) +△c(D)
（3）各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中 相应的化学计量数之比。如：△c(A):△c(D)=a:d
解析化学中的化学反应平衡常数
解析化学中的化学反应平衡常数化学反应平衡常数是描述化学反应体系在平衡状态下的浓度关系的常数。
在解析化学中，研究和理解化学反应平衡常数是非常重要的，因为它能够帮助我们预测反应的进行方向和强度，探究化学平衡的条件以及提供定量分析的方法。
一、化学反应平衡常数的概念和计算方法1.1 概念化学反应平衡常数（Keq）是在给定温度下，表示反应物和生成物浓度的比例的常数。
对于给定的反应：aA + bB ⇌ cC + dD则其平衡常数定义为：Keq = [C]c[D]d / [A]a[B]b其中，[A]、[B]、[C]、[D]分别为反应物和生成物的浓度。
1.2 计算方法要计算化学反应平衡常数，首先需要知道反应物和生成物的浓度。
在实际实验中，可以通过测定反应物和生成物的质量或体积，然后根据摩尔比例关系计算浓度。
利用浓度数据，可以代入到平衡常数的定义式中，从而得到实际的平衡常数值。
二、化学反应平衡常数的意义和应用2.1 平衡点的位置和强弱化学反应平衡常数反映了反应体系在平衡状态下反应物和生成物的相对浓度。
当Keq大于1时，意味着生成物的浓度较高，反应趋向向右进行，反应越强；反之，当Keq小于1时，意味着反应物的浓度较高，反应趋向向左进行，反应较弱。
2.2 平衡条件的探究通过分析平衡常数可提供一定的信息，可以用来探究影响化学反应平衡的因素。
如浓度、温度、压强等因素的变化，会对反应平衡常数产生影响。
根据平衡常数的数值变化，可以推断出影响反应平衡的条件和因素。
2.3 定量分析的方法利用化学反应平衡常数，可以进行定量分析。
根据平衡常数和反应物或生成物的浓度，可以推算出其他浓度值，从而计算出所需的反应物质量。
这对于化学实验设计和反应过程的控制非常有用。
三、化学反应平衡常数的实际案例3.1 氨气的工业制备氨气的工业制备反应方程为：N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)平衡常数Keq的数值为很大，说明反应生成氨气的强度较大。
2.2.2化学平衡常数
1
本节重点
化学平衡常数的意义。
2
本节难点
化学平衡常数的应用。
4
环节1、课前引入
一定温度下，化学平衡体系中反应物浓度与生成物浓度之间有什么关系呢？
H2(g) + I2(g)
2HI(g) 在457.6℃时，反应体系各物质的浓度如下表所示：
c2(HI)
分析上表可知，该反应在457.6℃达到平衡时， c(H ) ·c(I )
充分反应，达到平衡后，测得c(H2)=0.0080mol/L 。
（1）求反应的平衡常数。
（2）在上述温度下，该容器中通入H2和I2蒸气各0.20mol,试求达到化学平衡时
各物质的浓度。
21
环节2、知识精讲
例2、在容积不变的密闭容器中，将2.0 mol的CO与10 molH2O混合加热到
830℃，达到下列平衡：CO(g) + H2O(g)
练习6 、在一体积恒定的密闭容器中进行如下反应：CO2(g) + H2(g)
CO(g)
+ H2O(g) ， 不同温度T 下的平衡常数 K 如下表所示：
（3）在800 ℃时发生上述反应，在某时刻测得容器内各物质的浓度分别为：
c(CO2)＝2 mol/L、c(H2)＝1.5 mol/L 、c(CO)＝ 1 mol/L 、c(H2O)＝3 mol/L。
7
环节2、知识精讲
例1、写出下列可逆反应的K的表达式。
Fe3O4(s) + 4H2(g)
CO2(g)+H2(g)
高温
c4(H2O)
K =
c4(H2)
3Fe(s) + 4H2O(g)
CO(g)+H2O(g)
化学平衡常数1
同一温度下：K1 = K22
(3)同一条件下,正、逆反应的平衡常数互成倒数关系。 例如：N2+3H2 与 2NH3 2NH3的K1值 N2+ 3H2的K2值关系
概念理解：平衡转化率
用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用 平衡转化率α来表示反应限度。 对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)
1、在某温度下的密闭容器中，可逆反应H2+I2==2HI,充 入一定量的H2和I2，达到平衡时测得C(H2)=1.6mol/L C(I2)=0.1mol/L C(HI)=0.2mol/L (1)若在该温度下充入C(H2)=3mol/L C(I2)=9mol/L 为起 始开始反应，则达到平衡后各物质的物质的量浓度以及 H2的转化率。 平衡时C(H2)=2mol/L C(I2)=8mol/L C(HI)=2mol/L H2的转化率33.3%
t/º C 700 800 830 1000 1200
k
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
(1)k的表达式为： (2)该反应为 反应（“吸热”或“放热”） (3)一定温度下，能判断该反应是否达到化学平衡状态 的依据（ ） Ａ.容器中压强不变 Ｂ.混合气体中ＣＯ浓度不变 Ｃ.v(H2)正=v(H2O)逆 D.c(CO2)=c(CO) (4)若c(CO2) .c(H2)=c(CO) .c(H2O),此时温度为 .
>,<,=).
1、已知一氧化碳与水蒸气的反应为
CO + H2O(g)
催化剂
高温
CO2 + H2
在427℃时的平衡常数是9.4。如果反应开始时，一氧化碳和 水蒸气的浓度都是 0.01mol/L ，计算一氧化碳在此反应条件 下的转化率。 2、现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应： 2SO2+O2 2SO3 已知 C(SO2) 始 =0.4mol/L ， C(O2) 始 =1mol/L 经测定该反应在该 温度下的平衡常数K≈19，试判断，
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例变化 ）
恒温恒压 投料换算成相同物质表 两平衡各组分百分含
示时物质的量成比例 量相同，（c相同，n
按比例变化）
【结论】
条件下对于反应前后气体分子
数 的可逆反应,若改变起始加入情况，只要
通过可逆反应的化学计量数换算成
与原平衡相同，则二平衡等效。
2.恒温恒压条件下的等效平衡
（1）恒温恒压：（△n(g)≠0）
2SO2(g) + O2(g)
途径1起始 2mol
1mol
2SO3 (g) 0
途径2起始 0
0
2mol
途径3起始 1mol
衡建立的过程无关。
四、平衡常数
（一）定义
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。
（二）表达式：
对于反应: mA+nB
pC+qD
在一定温度下达到平衡时：
K
C p (C) C q (D) C m ( A) C n (B)
（五）平衡常数的应用 1.各组分浓度及反应物转化率的计算
注：温度一定时，对于一个化学反应，平衡常数 虽然一定，但不同的反应物的平衡转化率可能不 同。不能脱离具体的反应物谈平衡转化率。
2.由K随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。
若正反应是吸热反应,升高温度,K 增大; 若正反应是放热反应,升高温度,K 减小;
数 的可逆反应,若改变起始加入情况，只要
通过可逆反应的化学计量数换算成
与原平衡相同，则二平衡等效。
条件
等效条件
结果
恒温恒容 投料换算成相同物质表 两平衡各组分百分含
（△n(g)≠ 示时物质的量相同
量均相同（n、c相同）
0）
恒温恒容 投料换算成相同物质表 两平衡各组分百分含
(△n(g)=0) 示时物质的量成比例 量相同，（n、c按比
（2）QC = k, V逆=V正 达平衡，平衡不移动。
（3）QC < k, V逆<V正 未达平衡，平衡向正反应方向移动。
对于反应 2SO2+ O2 2SO3 2SO2+ O2 2SO3
起始C(mol/L) 2 1 0
00 2
平衡C(mol/L) 0.8 0.4 1.2 0.8 0.4 1.2
等效平衡
（一）定义： 在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压），对同一可 逆反应，只要起始时加入物质的物质的量满足一定 的量的关系，达到化学平衡时，同种物质的百分含 量相同，这样的平衡称为等效平衡。
（二）等效平衡的判断方法： 任何状态的体系，都用“极端状态”来比较，只要 能转化为相同的“极端状态”，就一定是等效平衡。
途径6起始 4 mol
2 mol
0
【问题】:3(g)的起始量为多少,到达平衡时 可与途径1等效?
③途径5中a、b、c符合怎样的关系达到平衡状态时与
途径1等效?
④途径1和6是否为等效平衡？
【结论】 条件下对于反应前后气体
分子数
的可逆反应,若改变起始加
途径1等效?
（2）恒温恒压下，(△n(g)=0)
H2 (g)＋I2 (g) 途径1起始 2 mol 1mol
2HI(g) 0
途径2起始 1mol 0
2mol
途径3起始 4mol 2mol
0
途径4起始 3mol 1mol
2mol
【问题】途径2、3、4与途径1等效吗？
【结论】
条件下对于反应前后气体分子
【探究】首先，让我们以氢气和碘蒸气的反应为例，分 析课本29页表中的数据，然后得出结论。 通过分析实验数据得出： （1）温度不变时， C2(HI) 为常数 用K表示, K =48.74；
C(H 2 ) C(I 2 )
（2）常数K与反应的起始浓度大小无关；
（3）常数K与正向建立还是逆向建立平衡无关,即与平
入情况，通过可逆反应的
换算成
与原平衡相同，则二平衡完全等效。
（2）恒温恒容下，(△n(g)=0)
H2 (g)＋I2 (g) 途径1起始 2 mol 1mol
2HI(g) 0
途径2起始 1mol 0
2mol
途径3起始 4mol 2mol
0
途径4起始 3mol 1mol
2mol
【问题】途径2、3、4与途径1等效吗？
（三）一定条件下等效平衡问题的讨论
1.恒温恒容条件下的等效平衡
（1）恒温恒容：（△n(g)≠0）
2SO2(g) + O2(g)
途径1起始 2mol
1mol
2SO3 (g) 0
途径2起始 0
0
2mol
途径3起始 1mol
0.5mol
1mol
途径4起始 0.5mol
?
?
途径5起始 amol
bmol
cmol
3.在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用该时
刻产物的浓度幂的之积与反应物浓度幂之积的比即
浓度商Q与K比较大小来判断。
对于可逆反应: mA(g)+nB (g)
pC(g)+qD(g)
QC
C p (C) C q (D) C m ( A) C n (B)
（1）QC > k， V逆>V正 未达平衡，平衡向逆反应方向移动。
0.5mol
1mol
途径4起始 0.5mol
?
?
途径5起始 4 mol
2 mol
0
途径6起始 amol
bmol
【问题】: ①途径2、 3与1等效吗?
cmol
②途径4 中O2(g)和SO3(g)的起始量为多少,到达平衡时 可与途径1等效?
③途径1和5是否为等效平衡？
④途径6中a、b、c符合怎样的关系达到平衡状态时与
（三）书写平衡常数关系式的规定
1. 反应中有固体和纯液体不应写在平衡关系式中。 2.同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示， 每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的 平衡常数。 3.总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商)
（四）平衡常数K的意义及影响因素
1.K值越大，表示反应进行的程度越完全，反应物 的转化率也越大 2.一般当K≥105时，认为正反应进行得基本完全 3.平衡常数K只与温度有关，与反应物或生成物浓 度浓度无关