第04讲化学平衡状态化学平衡常数（含答案）【暑假自学课】2024年新高二化学暑假提升精品讲义（人教版2019）

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一．可逆反应
二．化学平衡
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。
2．化学平衡的建立
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。
3．平衡特征
三．化学平衡常数
1．概念
在一定温度下，当一个 反应达到 时，生成物 幂之积与反应物 幂之积的比值是一个 ，即化学平衡常数，用符号 表示。
2．化学平衡常数的表达式
当mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)在一定温度下达到化学平衡时，K＝ 。3．化学平衡常数的意义
平衡常数的大小反映了化学反应进行的 (也叫反应的 )。
①K值 ，表示反应进行得越 ，反应物的转化率越大。
②当K＞ 时，该反应就进行的基本完全了。K值越小，表示反应进行得越不完全，反应物的转化率越 。当K＜ 时，该反应 发生。
③判断反应的ΔH：若升高温度，K值增大，则正反应为 反应；若升高温度，K值减小，则正反应为 反应。
4．影响因素
内因：不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。
外因：在化学方程式一定的情况下，K只受 影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，与压强变化、是否使用催化剂无关。
5．浓度商
对于一般的 反应，mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的 称为浓度商，常用Qc表示，即Qc＝eq \f(cp(C)·cq(D),cm(A)·cn(B))。根据K与Qc判断判断正在进行的可逆是否平衡及反应向何方向进行：
①Qc＜K，反应向 反应方向进行
②Qc＝K，反应处于 ③Qc＞K，反应向 反应方向进行
1．平衡常数K的书写
①固体或纯液体和液态水不列入平衡常数的表达式中(注意有机反应中的H2O则应写入)。
②平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关，如N2＋3H22NH3，K＝a，则有：
2NH3N2＋3H2，K′＝eq \f(1,a)；eq \f(1,2)N2＋eq \f(3,2)H2NH3，K″＝eq \r(a)。
③对于给定的化学方程式，正逆反应的平衡常数互为倒数。
2．K值的大小只能预示着某种可逆反应向某方向进行的最大程度，但不能预示反应达到平衡所需时间。
1．化学平衡状态的判断方法
（1）本质标志
正逆反应速率相等、各组分的量保持不变。
（2）等价标志
（3）特殊标志
❶审题时，一看题干条件：恒温恒容或恒温恒压或绝热容器；二看化学反应特点(物质状态、气体计量系数)：全部是气体参与，是等体积反应还是非等体积反应。
❷判断可逆反应是否达到平衡时，容易犯以下错误：①若反应前后气体体积不变，则混合气体总体积、总压强、总物质的量、混合气体平均相对分子质量保持定值不能说明反应达到平衡状态；②若反应物和生成物的物质的量之比等于化学计算数之比，不能说明达到平衡状态；③若反应前后气体的密度一定，不能说明一定达到平衡状态。
2．化学平衡常数的计算
“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意准确地列出起始量、变化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。
分析三个量：起始量、变化量、平衡量。
（1）明确三个关系
①对于同一反应物，起始量－ ＝平衡量。
②对于同一生成物，起始量＋变化量＝ 。
③各物质的转化量之比等于各物质的化学计量数之比。
（2）计算模式
对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B 物质的量分别为a、b，达到平衡后，A的 为mx ml，容器容积为V L。
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
起始/ml a b 0 0
变化/ml mx nx px qx
平衡/ml a－mx b－nx px qx
则有①平衡常数：K＝eq \f(\f(px,V)p·\f(qx,V)q,\f(a－mx,V)m·\f(b－nx,V)n)。
②A的平衡浓度：c(A)＝eq \f(a－mx,V) ml·L－1。
③A的转化率：α(A)＝eq \f(mx,a)×100%，α(A)∶α(B)＝eq \f(mx,a)∶eq \f(nx,b)＝eq \f(mb,na)。
④A的体积分数：φ(A)＝eq \f(a－mx,a＋b＋(p＋q－m－n)x)×100%。
⑤平衡压强与起始压强之比：eq \f(p(平),p(始))＝eq \f(a＋b＋(p＋q－m－n)x,a＋b)。
⑥混合气体的平均密度eq \x\t(ρ)(混)＝eq \f(a·M(A)＋b·M(B),V) g·L－1。
⑦混合气体的平均摩尔质量eq \x\t(M)＝eq \f(a·M(A)＋b·M(B),a＋b＋(p＋q－m－n)x) g·ml－1。
⑧生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数，即产率＝eq \f(实际产量,理论产量)×100%。
一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。
考点一：化学平衡
1．（23-24高二上·安徽马鞍山·阶段练习）恒温恒容条件，进行如下反应：，已知、、的起始浓度分别为、、，总压强为，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的物质的量浓度或分压有可能是
A．的分压为B．的浓度为
C．的分压为D．Z的浓度为
2．（23-24高二下·山东青岛·期中）一定温度下，向1L恒容密闭容器中充入2ml NO与2ml CO发生反应： 。下列说法正确的是
A．气体的平均相对分子质量不再变化时说明反应已达平衡状态
B．反应达平衡后，降低温度，增大，减小，平衡正向移动
C．反应达平衡时，与一定满足
D．及时分离出产物，既能增大平衡转化率又能加快反应速率
3．（23-24高二下·湖南长沙·期中）对燃油尾气污染物进行脱硝处理有助于减少空气污染，可使用氨将氮氧化物转化为无害气体，发生的反应为。下列说法正确的是
A．标准状况下，的体积约为
B．可用作食品的保护气，原因是的化学性质不活泼
C．该反应中，与足量的反应，理论上可得到
D．该反应中，每断裂键，同时转移电子的物质的量为
4．（23-24高二下·北京·开学考试）恒温恒压条件下，在一个容积可变的容器中发生可逆反应：，不能作为该反应达到平衡状态的标志的是
A．容器内硫元素的质量分数不变
B．的消耗速率和的消耗速率之比为1：1
C．混合气体的密度不变
D．混合气体的平均摩尔质量不变
5．（22-23高二上·北京·期中）在5L密闭容器中进行反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，30秒后，SO3的物质的量增加了0.3ml。下列叙述不正确的是
A．v(SO3)=0.002 ml·L-1.s-1
B．v(O2)=0.001 ml·L-1.s-1
C．当容器内气体密度不再变化时，反应达到平衡
D．当容器内的SO3的浓度不再增加时，反应达到平衡
6．（23-24高二上·北京海淀·期中）在恒容密闭容器中反应该反应达平衡的标志是
①混合气颜色不随时间的变化
②数值上v（NO2生成）=2v（N2O4消耗）
③混合气体的密度不随时间的变化
④压强不随时间的变化而变化
⑤混合气的平均分子量不变
A．②⑤④B．①④⑤C．①③④D．①②③
考点二：化学平衡常数
7．（23-24高二下·上海·期中）只改变一个影响因素，平衡常数与化学平衡移动的关系叙述正确的是
A．变化，平衡可能不移动B．变化，平衡一定移动
C．平衡不移动，可能变化D．平衡移动，一定变化
8．（23-24高二下·北京·开学考试）向恒容密闭容器中加入1 ml 和一定量的，发生反应：。不同投料比时，的平衡转化率随温度的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
A．
B．该反应为吸热反应
C．点a、b、c对应的平衡常数：
D．投料比固定，当容器内压强不再改变时，反应达到平衡状态
9．（23-24高二下·安徽·阶段练习）一定条件下，反应的平衡常数为1，在体积为2L的容器中充入1 ml CO、0.2 ml发生上述反应直至达到平衡，下列说法正确的是
A．该反应的平衡常数的表达式为：
B．CO的平衡转化率为20%
C．达到平衡时再充入CO和各0.2 ml，平衡不移动
D．升高温度，可以提高反应的活化能，正、逆反应速率均加快
10．（23-24高二下·湖南岳阳·开学考试）在某一恒容密闭容器中，加入一定量的一氧化氮和足量的碳发生反应： ，平衡时与温度的关系如图所示，下列说法错误的是
A．该反应中正反应的活化能大于逆反应的活化能
B．无论反应进行到何种程度，一定为某一定值
C．，点时，该容器中一定含有、和
D．平衡常数：
1．（23-24高二下·黑龙江哈尔滨·开学考试）下列关于化学平衡的叙述正确的是
A．化学平衡状态是一种静止的状态，反应物和生成物的浓度已经不再改变
B．化学平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等且等于零
C．化学平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强都有关
D．通常K越大，说明平衡体系中生成物所占比例越大，正反应进行程度越大
2．（23-24高二上·新疆乌鲁木齐·期末）某温度下，若反应的化学平衡常数K1=25，则该温度下HI(g)⇌H2(g)+I2(g)的化学平衡常数K2为
A．0.2B．0.4C．0.004D．5
3．（23-24高二上·青海西宁·期中）下列关于反应 正确的是
A．平衡时升高温度，v(正)减小，v(逆)增大
B．使用催化剂能提高平衡时 CH3OH 的产率
C．反应的平衡常数可表示为
D．平衡时增大 CO 的浓度，v(正)瞬间增大，v(逆)瞬间不变
4．（23-24高二上·广东佛山·阶段练习）对于可逆反应： ，下列措施能使反应物中活化分子百分数、化学反应速率和化学平衡常数都增大的是
A．増大压强B．升高温度C．使用催化剂D．增大浓度
5．（23-24高二上·山东菏泽·阶段练习）一定温度下，恒容密闭容器中发生反应：mA(g)+nB(g)=pC(g)+gD(g)，其中m、n、b、g为任意正整数。有下列状态， 其中能说明反应已达到平衡状态的是
A．体系的压强不再发生变化
B．体系的密度不再发生变化
C．各组分的质量分数不再改变
D．各组分的物质的量浓度不再改变
6．（22-23高二上·云南临沧·阶段练习）在恒温恒容密闭容器中充入一定量的NO和，在一定条件下发生反应：。下列不能说明该反应已达到平衡状态的是
A．反应速率
B．容器内压强不再随时间变化而发生变化
C．容器内气体的平均相对分子质量不再改变
D．容器内
7．（23-24高二上·安徽马鞍山·阶段练习）氨基甲酸铵是合成尿素的一种中间产物。已知某温度下，往一恒容密闭容器中加入发生反应。在时达到平衡。可判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是
A．氨基甲酸铵的浓度不再发生变化
B．气体的体积分数不再改变
C．气体的平均摩尔质量不再改变D．气体的密度不再改变
8．（23-24高二上·浙江杭州·期末）在淀粉一KI溶液中存在下列平衡：。测得不同温度下该反应的平衡常数K如下表所示：下列说法正确的是
A．反应的
B．其他条件不变，升高温度，溶液中减小
C．该反应的平衡常数表达式为
D．25℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数K大于689
9．（23-24高二上·贵州遵义·期中）用尿素水解生成的NH3催化还原NO，是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为，达到平衡后，再通入一定量O2，达到新平衡时，下列说法不正确的是
A．N2的平衡浓度增大B．NO的转化率增大
C．正向反应速率增大D．反应平衡常数增大
10．（23-24高二上·山西吕梁·期中）工业上在400～500℃、常压时用合适的催化剂生产，发生反应 (Q<0)。下列叙述正确的是
A．为高效生产，应该使用催化剂并尽可能提高体系温度
B．降低温度，平衡正向移动，热化学方程式中的Q值增大
C．只要选择最佳的反应条件，和就能全部转化为
D．该反应400℃时的平衡常数大于500℃时的平衡常数
11．（23-24高二上·河北沧州·期末）在一定温度下的恒容密闭容器中，表明反应：已达平衡状态的是
A．混合气体的压强不再发生变化
B．气体的总物质的量不再发生变化
C．N的生成速率与Q的消耗速率之比为3∶1
D．混合气体的密度不再发生变化
12．（23-24高一下·全国·期末）一定温度下，反应N2O4(g)⇌2NO2(g)的焓变为。现将1mlN2O4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．①②B．②④C．③④D．①④
13．（23-24高二上·天津·阶段练习）Ⅰ.恒温恒容下，将2ml气体A和2ml气体B通入体积为2L的密闭容器中，发生如下反应：2A(g)+B(g) xC(g)+2D(s)，2min后反应达到平衡状态，此时剩余1.2mlB，并测得C的浓度为1.2ml/L。
（1）从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为 。
（2）x= 。
（3）下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志是________(填字母)。
A．压强不再变化
B．气体密度不再变化
C．气体平均相对分子质量不再变化
D．A的消耗速率与B的消耗速率之比为2：1
Ⅱ.在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1mlCO2和3mlH2，一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ/ml。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
（4）氢气的转化率= 。
（5）下列措施能使平衡体系中增大的是_______(填字母)。
A．将H2O(g)从体系中分离出去B．充入He，使体系压强增大
C．升高温度D．再充入1mlH2
Ⅲ.恒温下，在容积为2L的恒容密闭容器A中通入1ml N2与1mlH2的混合气体，发生如下反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0，一段时间后，达到平衡，若平衡时氢气的物质的量为0.4ml。
（6）若在此温度下，向另一容积为1L的恒容密闭容器B中按物质的量分别为2ml、1ml、1ml充入N2、H2、NH3，此时，该反应是否处于平衡状态 (填“是”或“否")，此时若没有达平衡，反应向 (填“正反应”或“逆反应”)方向进行。
14．（23-24高二下·上海·期中）一定温度下，在容积为的密闭容器内，通入一定量的和空气，在给定条件下发生反应生成的物质的量浓度变化如下图所示：
（1）不能说明反应已达平衡状态的是___________。
A．B．压强不变
C．浓度不再发生变化D．密度不变
（2）根据图上信息，从反应开始到第一次达到平衡状态时，的平均反应速率为 。
（3）在时，可能改变的条件是___________。
A．降低温度B．增加浓度C．减小压强D．增加浓度
（4）对于该反应，能否通过改变条件使完全转化为？ (选填“能”或“不能”，原因是 。
模块一 思维导图串知识
模块二 基础知识全梳理
模块三 重点难点必掌握
模块四 核心考点精准练
模块五 小试牛刀过关测
1．知道可逆反应概念，认识化学平衡状态的特征，理解化学平衡的判断方法。
2．认识化学平衡常数是表示反应限度的物理量，知道化学平衡常数的含义并能进行有关计算。
3．了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的联系。
概念
在相同条件下，既能向 方向进行，同时又能向 方向进行的反应
三特征
双向性
可逆反应分为方向相反的两个反应方向： 反应方向和 反应方向
双同性
正、逆反应是在 条件下， 进行
共存性
反应物与生成物 (反应物的转化率 100%)
化学平衡
状态的建立
条件
①可逆反应；②封闭体系中；③一定的反应条件(温度、压强等)
途径
①可加入反应物，从正反应开始；②可加入生成物，从逆反应开始；③也可同时加入反应物和生成物，从正、逆向同时开始
七大特征
化学平衡
逆(研究对象)
适用于 反应
动(动态特征)
建立平衡后，正、逆反应仍在进行，属于 平衡，可用 法证明
等(平衡实质)
υ(正)＝v(逆)）≠0(正、逆反应速率相等，但不等于零)
定(平衡结果)
达平衡后，反应混合物中各组分的 或 不变(不可理解为相等)
移(平衡移动)
化学平衡其存在是有条件的、暂时的，浓度、温度、压强条件变化时平衡会发生相应移动
同(等效平衡)
外界条件同，同一可逆反应从不同方向(正向、逆向、双向)达到的平衡状态
恒(定量特征)
一定温度下，化学平衡常数保持
项目
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
是否平衡
正反应速率逆反应速率关系
在单位时间内消耗了m ml A的同时生成了m ml A

在单位时间内消耗了n ml B的同时消耗了p ml C

在单位时间内生成了n ml B的同时消耗了q ml D

v正(A)∶v逆(B)＝m∶n

项目
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)[只有A为有色气体]
是否平衡
混合体系中
各组分的含量
各物质的物质的量或物质的量的分数一定

各物质的质量或质量分数一定

各气体的体积或体积分数一定

总物质的量一定

A物质断裂的化学键与A物质形成的化学键的物质的量相等

气体的颜色不变

温度
任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变时，体系温度一定时

项目
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
是否平衡
压强
当m＋n≠p＋q时，总压强一定(其它条件一定)

当m＋n＝p＋q时，总压强一定(其它条件一定)

混合气体的平均相对分子质量
当m＋n＝p＋q时，一定

当m＋n≠p＋q时，一定

密度
（体积不变）
C(s)＋CO2(g)2CO(g) (ρ一定)

N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) (ρ一定)

H2(g)＋I2(g)2HI(g) (ρ一定)

T℃
5
15
25
35
50
K
1100
841
689
533
409