化學平衡常數(shù)-2024年人教版新高二化學暑假講義+習題

第08講化學平衡常數(shù)

反顆同目標

1.證據(jù)推理：通過化學平衡狀態(tài)時的濃度數(shù)據(jù)分析，認識化學平衡常數(shù)的概念，并能分析推測其相關應用。

2.模型認知：構建化學平衡常數(shù)相關計算的思維模型(三段式法)，理清計算的思路，靈活解答各類問題。

識導航

“三段式"法進行化學平衡

化學平衡的的有關計算

有關計算

平衡常數(shù)的應用

一、化

學平衡常數(shù)

1.化學平衡狀態(tài)時濃度數(shù)據(jù)分析

分析課本，457.6。(2時反應體系H2(g)+b(g)=2Hl(g)中各物質(zhì)的濃度數(shù)據(jù)，我們可以發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律:

(1)無論該反應從正向進行還是從逆向進行，平衡時只要溫度一定,“(HI)的值近似相等。

c(H2)c(l2)

(2)無論反應物或生成物的濃度如何改變，平衡時只要通度一定，合(田)的值也近似相等。

C(H2)-C(I2)

2.化學平衡常數(shù)的概念

在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時,生成物濃度下之積與反應物濃度幕之積的比值是一個常

數(shù)(簡稱平衡常數(shù))，用符號及表示。

3.濃度商與化學平衡常數(shù)的表達式

(1)濃度商：對于一般的可逆反應：機A(g)+〃B(g)=pC(g)+qD(g),在任意時刻的更稱為濃度面,

~''cm(A)-c?(B)

=CP(C)MD)

常用Q_表示，即。

cm(A)-cH(B)°

MC>&D)

(2)化學平衡常數(shù)表達式：當在一定溫度下達到化學壬衡時，K=

cB,(A)-c?(B)

(3)。與K的關系：當反應中有關物質(zhì)的濃度商等于平衡常數(shù)時,表明反應達到限度，即達到化學平衡狀態(tài)。

4.化學平衡常數(shù)的意義

平衡常數(shù)的大小反映了化學反應進行的程度(也叫反應的限度)。

K越大，表示反應進行得越完全，平衡時反應物的轉化率越大,當K>105時，該反應就進行的基本完全了。

K值越小，表示反應進行得越不完全,平衡時反應物的轉化率越小。

5.化學平衡常數(shù)的影響因素

(1)內(nèi)因：不同的化學反應及化學方程式的書寫形式是決定化學平衡常數(shù)的主要因素。

(2)外因：在化學方程式一定的情況下，K只受溫度影響。

【方法技巧】

(1)化學平衡常數(shù)表達式書寫注意事項

①化學平衡常數(shù)表達式中各物質(zhì)的濃度必須是平衡時的濃度，且不出現(xiàn)固體或純液體的濃度。

②化學平衡常數(shù)表達式與化學方程式的書寫有關。若反應方向改變、化學計量數(shù)等倍擴大或縮小，化學平

衡常數(shù)都會相應改變。

(2)若兩反應的平衡常數(shù)分別為&、K2

①若兩反應相加，則總反應的平衡常數(shù)K=K「K2。

②若兩反應相減，則總反應的平衡常數(shù)K=§。

二、化學平衡的有關計算

1.“三段式”法進行化學平衡的有關計算

可按下列步驟建立模式，確定關系式進行計算。如可逆反應：mA(g)+〃B(g)—0C(g)+qD(g),在體積為「

L的恒容密閉容器中，反應物A、B的初始加入量分別為amol、6mol,達到化學平衡時，設A物質(zhì)轉化的

物質(zhì)的量為mxmole

⑴模式

"?A(g)+〃B(g)—pC(g)+qD(g)

起始量/molab00

轉化量/molmxnxpxqx

平衡量/mola~mxb~nxpxqx

對于反應物:〃(平尸〃(始)一"(轉)

對于生成物："(平)=〃(始)+"(轉)

㈣閩

1沙〔沙

則有①平衡常數(shù)K=k—mx\Cb—nx\°

IvTIvy

②平衡時A的物質(zhì)的量濃度：c(A)="竺mol-L^o

V

③平衡時A的轉化率：(x=^xlOO%,A、B的轉化率之比為a(A)：?(B)=^:"

aab

④平衡時A的體積分數(shù)：9g=----------------------------xl00%o

a+b+(p+q—m—n)x

⑤平衡時和開始時的壓強之比：Mg="+6+e+c。

M始)a+b

⑥混合氣體的密度：以混)="'"(A)丁MB).-i

gLo

⑦平衡時混合氣體的平均摩爾質(zhì)量:

M=aMA)+〃M(B)8m0「。

a+b-\-(p+q-m-n)x

該物質(zhì)實際產(chǎn)量

⑧生成物產(chǎn)率=xl00%o

該物質(zhì)理論產(chǎn)量

(2)基本步驟

①確定反應物和生成物的初始加入量;

②確定反應過程的轉化量(一般設某物質(zhì)的轉化量為X)；

③確定平衡量。

2.平衡常數(shù)的應用

例1.在某密閉容器中把CO和H2O的混合物加熱到800℃,存在平衡CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g),

且平衡常數(shù)K=l。若在2L的密閉容器中充入1molCO和1molH2O的混合物并加熱到800°C,則平衡時

CO的轉化率為()

A.40%B.50%C.60%D.83.3%

【答案】B

【解析】設CO的轉化率為X。貝!］：

CO(g)+H2O(g)--CO2(g)+H2(g)

n始/mol1100

n變/molXXXX

n平/mol1—X1—XXX

,KC(CO2)-C(H2)

C(CO)C(H2O)

77

知：———=1,解得：x=0.5o

1—XX1—X

2----2

，考點精維

考點01化學平衡常數(shù)的定義、表達式及其影響因素

【例1】下列關于平衡常數(shù)的說法正確的是：

A.K不變，平衡可能移動

B.同一個反應的化學計量數(shù)增大2倍，K值也增大兩倍

C.K值越大，反應速率也越快

D.對于合成氨反應，壓強增大，平衡右移，K增大

【答案】A

【解析】A.K值只與溫度有關，影響化學平衡的因素主要有濃度、溫度、壓強等。如在其他條件不變時，

增大反應物的濃度或減小生成物的濃度，有利于正反應的進行，K值不變，但平衡發(fā)生移動，所以K值不

變，平衡可能移動，A項正確；

B.相同條件下，同一個反應，其方程式的計量數(shù)增大2倍，K值應為原來的平方，B項錯誤；

C.K值表示反應進行的程度，其值越大，則說明正向進行的程度越大，與反應速率無關，C項錯誤；

D.合成氨反應為N2(g)+3H2(g)U2NH3(g),此反應是氣體體積減小的反應，則壓強增大，平衡右移，但K

值只與溫度有關，溫度不變，則K值不變，D項錯誤；答案選A。

【變式1-1］對于3Fe+4H2O(g)T—Fe3O4+4H2(g),反應的化學平衡常數(shù)的表達式為

AJFesOJYHz)c(FeQ4)p4(H2)

4

c(Fe).c(H2O)c(Fe).c(H2O)

cW)C\H2)

44

C(H2)C(H2O)

【答案】D

【解析】平衡常數(shù)是生成物濃度幕之積與反應物濃度幕之積的比值，但固體濃度視為1,不寫入平衡常數(shù)計

算式中，則K=，故答案選D。

c(H2O)

【變式1-2】化學平衡常數(shù)可以用K來表示，關于化學平衡常數(shù)的說法中正確的是

A.K與反應的壓強有關

B.K與反應物的濃度有關

C.K與生成物的濃度有關

D.K與溫度有關

【答案】D

【解析】在一定溫度下，當一個可逆反應達到平衡時，生成物濃度幕之積與反應物濃度的事之積的比值是

一個常數(shù)，這個常數(shù)就是該反應的化學平衡常數(shù)，符號為K,化學平衡常數(shù)K只與溫度有關。答案為D。

考點02化學平衡常數(shù)的簡單計算

【例2】已知反應2NH3UN2+3H2,在某溫度下的平衡常數(shù)為0.25,在此條件下，氨的合成反應N2+

3H2U2NH3的平衡常數(shù)為

A.4B.2C.1D.0.5

【答案】A

【解析】相同溫度下，同一可逆反應的正逆平衡常數(shù)互為倒數(shù)關系，己知反應2NH3wN2+3H2,在某溫

度下的平衡常數(shù)為0.25,則該條件下反應N2+3H2U2NH3的平衡常數(shù)K=/=4,故選A。

【變式2-112000K時,反應CO(g)+102(g)UCO2(g)的平衡常數(shù)為K,則相同溫度下反應2CO2(g)Q2CO(g)

+O2(g)的平衡常數(shù)K'為

1,11

A.—B.K2C.—D.-

KKK2

【答案】C

ic(CO.)

【解析】CO(g)+；O2(g)UCO2(g)的平衡常數(shù)K=f,2co2(g)U2co(g)+O2(g)的平衡常數(shù)

22

C(CO).C(O2)

2

C(CO)-C(O2)1

K--------------------------=-----故選Co

22

C(CO2)K

【變式2-2】某溫度下，HlSS02(g)+-102(g)SO3(g)的平衡常數(shù)K1=5O,在同一溫度下，反應

2sO3(g)M=2SO2(g)+O2(g)的平衡常數(shù)K2的值為()

A.2500B.4x10-4c.100D.2xW2

【答案】B

【解析】某溫度下，SO2(g)+1o2(g)^^SO3(g)的平衡常數(shù)K1=5O,

22

所以相同溫度下2so2(g)+O2(g)u2SO3(g)的平衡常數(shù)K=(K])=50=2500,

在同一溫度下，反應2so3(g)u2so2(g)+O2(g)的平衡常數(shù)K2=1+K=1-2500=4X10-4,

故選B。

考點03化學平衡常數(shù)的綜合應用

【例3】下列有關化學平衡常數(shù)的描述中正確的是

A.化學平衡常數(shù)的大小取決于化學反應本身，與其他外界條件無關

B.相同溫度下，反應A(g)+B(g)UC(g)與反應C(g)UA(g)+B(g)的化學平衡常數(shù)相同

C.反應2sC)2(g)+O2(g)U2sC(3(g)AH<0的化學平衡常數(shù)隨反應物濃度升高而增大

D.反應A(g)+B(g)U2C(g)的平衡常數(shù)達式為K=，二2

c(A)-c(B)

【答案】D

【分析】化學反應平衡常數(shù)K表達式為生成物的濃度幕之積比反應物的濃度塞之積，且平衡常數(shù)只與反應

溫度有關，溫度升高，平衡如果正向移動，K變大，平衡如果逆向移動，K值變小。

【解析】A.化學平衡常數(shù)的大小取決于化學反應本身，并且只與溫度有關，A項錯誤；

B.相同溫度下，反應A(g)+B(g)UC(g)與反應C(g)UA(g)+B(g)的化學平衡常數(shù)互為倒數(shù)，B項錯誤；

C.反應2sO2(g)+C)2(g)U2sC>3(g)AH<0的化學平衡常數(shù)不隨濃度變化，平衡常數(shù)只隨反應溫度改變，C

項錯誤；

D.反應A(g)+B(g)U2c(g)的平衡常數(shù)達式為，D項正確；

c(A).c(B)

答案選D。

【變式3-1】T。。向體積為VL的密閉容器中充入NO,容器內(nèi)各組分的物質(zhì)的量隨時間變化曲線如圖所

示。下列說法不正確的是

o

vu

g*

蜒

蜃

A.X是N2O

B.0?3min內(nèi)，v(NO2)=^-mol-(L-min)-1

C.TP時該反應的平衡常數(shù)為1

D.NO2和X的濃度相等不可以作為判斷反應到達平衡的標志

【答案】C

【分析】根據(jù)圖像變化，3min時反應達到平衡，且一氧化氮為反應物，二氧化氮與X為生成物，一氧化氮

的變化量為3mol,二氧化氮與X的變化量均為1mol,化學計量數(shù)之比等于參與反應各組分的物質(zhì)的量的

變化量之比，則化學方程式為3NON02+X,根據(jù)原子守恒可知，X的化學式為N2O。

【解析】A.根據(jù)原子守恒可知，X的化學式為N2O,A正確；

B.0?3min內(nèi)，v（NCh尸—電到—=-!—mol-（L-min）-1,B正確；

3minxVL3V

11

——x—

_VV

C.由分析可知，T°C時該反應的平衡常數(shù)為7YY=V,C錯誤；

IvJ

D.NO2和X的系數(shù)比相同，則兩者的濃度一直相等，其相等不可以作為判斷反應到達平衡的標志，D正確;

故選C。

【變式3-2】某溫度下，在容積為2L的密閉容器中，X（g）、Y（g）、Z（g）三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間變化

的曲線如圖所示，已知4min時改變了一個條件。下列說法錯誤的是

A.反應進行到a點時，Z的轉化率為14%

B.該反應的化學方程式為2Z（g）+Y（g）U3X（g）

95

C.該溫度下，反應的平衡常數(shù)為,

64

D.4min時改變的條件是壓縮體積

【答案】D

【分析】由圖可知，隨著時間的推移，Y、Z的物質(zhì)的量減少，是反應物，X的物質(zhì)的量增加，是生成物；

X、Y、Z的物質(zhì)的量變化量分別為：0.6mol、0.2mol,0.4mol,故反應方程式為：2Z（g）+Y（g）U3X（g）；

【解析】

A.反應進行到a點時，生成0.42molX,由分析可知，反應Z為0.28mol,Z的轉化率為經(jīng)粵~x100%=14%,

2.0mol

A正確;

B.由分析可知，該反應的化學方程式為2Z（g）+Y（g）U3X（g）,B正確;

C.該溫度下，反應的平衡常數(shù)為—,C正確;

D.壓縮體積不影響4min時Z的物質(zhì)的量，D錯誤;

故選D。

T過關檢鴻

1.下列關于平衡常數(shù)K的說法正確的是（）

A.加入催化劑可能會改變平衡常數(shù)K

B.改變反應物濃度能改變平衡常數(shù)K

C.平衡常數(shù)K與反應本身及溫度有關

D.K越大，反應物的轉化率越小

【答案】C

【解析】化學平衡常數(shù)K與化學反應本身及溫度有關，加入催化劑、改變反應物濃度等均不能改變平衡常

數(shù)K；平衡常數(shù)K越大，反應正向進行的程度越大，反應物的轉化率越大，答案選C。

2.只改變一個影響因素，下列關于平衡常數(shù)K的敘述錯誤的是

A.K值不變，平衡可能移動B.K值變化，平衡一定移動

C.溫度變化，K值一定變化D.平衡移動，K值一定變化

【答案】D

【分析】對某一反應的化學平衡常數(shù)K,K只與溫度有關，而化學計量數(shù)變化時，K的表達式變化，以此來

解答。

【解析】A.若改變溫度平衡移動，K發(fā)生變化，若改變濃度、壓強導致平衡移動，K不變，A項正確；

B.K變化說明溫度變化，則平衡一定發(fā)生移動，B項正確；

C.K值只與溫度有關，則溫度變化，K值一定變化，C項正確；

D.若改變濃度、壓強導致平衡移動，K不變，所以平衡移動時K不一定變化，D項錯誤；

答案選D。

3.對于3Fe（s）+4H20（g）3^Fe3。心）+4H2（g）,化學平衡常數(shù)的表達式為

AK-）?確）

c（Fe）-c（H2O）

。伽304)"(凡)

B.K=

4

c(Fe).c(H2O)

C4(HO)

K=2

C.4

C(H2)

。也)

D.K=

4

C(H2O)

【答案】D

【解析】化學平衡常數(shù)是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的幕之積和反應物濃度

的幕之積的比值。根據(jù)方程式可知，鐵和四氧化三鐵都是固體，因此該反應的平衡常數(shù)表達式是仁器器,

答案選D。

4.在1000K時，已知反應Ni(s)+H20(g)=NiO(s)+H2(g)的平衡常數(shù)K=0.0059。當水蒸氣和氫氣的物質(zhì)

的量濃度相等時，此反應

A.已達平衡狀態(tài)

B.未達平衡狀態(tài)，反應正向進行

C.未達平衡狀態(tài)，反應逆向進行

D.無法確定

【答案】C

c(H,)

【解析】此時Q=YTW=1>K=0.0059,可知反應未達平衡狀態(tài)，且反應向逆反應方向進行。故選C。

C(H20)

5.下列平衡常數(shù)的表達式書寫錯誤的是

1c2(SO,)

A.SO2(g)+-O2(g)^SO3(g)"號號

c(PCl3H(Cl?)

B.PCl5(g)^PCl3(g)+Cl2(g)K=

c(PCl5)

c4(H,)

?！耿?旦(；

c.3Fe(s)+4H2O(g)-Fes4gK=、么

c(H20)

D.CrO；7aq)+HO(l)^2CrOj(aq)+2H+(aq)

22c(Cr◎-)

【答案】A

【分析】化學平衡常數(shù)等于生成物的濃度幕次方的乘積比上反應物濃度的幕次方的乘積，固體和純液體不

代入平衡常數(shù)，據(jù)此判斷。

c(SO3)

【解析】A.該反應平衡常數(shù)表達式為：K=-----------T-,故A錯誤；

2

C(SO2)XC(O2)

B、C、D均符合平衡常數(shù)的定義，均正確。故選A。

6.下列有關平衡常數(shù)的說法中，正確的是

A.改變條件，反應物的轉化率增大，平衡常數(shù)也一定增大

B.反應2NO2(g)UN2O4(g)△"<0,升高溫度該反應平衡常數(shù)增大

C.對于給定可逆反應，溫度一定時，其正、逆反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)

D.CO2+H2-CO+H2O的平衡常數(shù)表達式為K=C(CO)/[C(CC>2)C(H2)]

【答案】c

【解析】A項、改變反應物濃度或壓強，平衡可以正向進行，反應物轉化率增大，但溫度不變，平衡常數(shù)

不變，故A錯誤；

B項、該反應是放熱反應，升溫平衡向吸熱反應方向進行，所以平衡逆向進行，平衡常數(shù)減小，故B錯誤;

C項、對于給定可逆反應，根據(jù)平衡常數(shù)的表達式可知，正逆反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，故C正確；

D項、CO2+H2WCO+H2O中水的狀態(tài)未知，如為氣態(tài)水，則該反應的平衡常數(shù)表達式為K=需磊,故

D錯誤。

故選Co

7.在某溫度下，可逆反應mA(g)+nB(g)UpC(g)+qD(g)的平衡常數(shù)為K,下列說法不正確的是

A.K越大，達到平衡時，反應進行的程度越大B.K的表達式是,口

c(A)-c(B)

C.K隨反應物濃度的改變而改變D.K隨溫度的改變而改變

【答案】C

【解析】A.反應達到平衡時，化學平衡常數(shù)K越大，則反應物生成的生成物的濃度就越大，則反應進行的

程度越大，A正確；

cp(C).cq(D)

B.根據(jù)化學平衡常數(shù)的含義可知該反應的化學平衡常數(shù)K的表達式是■宗，B正確；

c(Alc(B)

C.化學平衡常數(shù)K只與溫度有關，而與反應物濃度無關，C錯誤；

D.化學平衡常數(shù)K隨溫度的改變而改變，D正確；

故合理選項是C。

8.關于化學平衡常數(shù)，下列說法不正確的是()

A.化學平衡常數(shù)不隨反應物或生成物的濃度的改變而改變

B.對于一定溫度下的同一個反應，其正反應和逆反應的化學平衡常數(shù)的乘積等于1

C.溫度越高，K值越大

D.化學平衡常數(shù)隨溫度的改變而改變

【答案】C

【解析】A選項，同一反應，平化學衡常數(shù)只受溫度影響，與反應物的濃度無關，故A正確；

B選項，同一可逆反應的正、逆反應平衡常數(shù)互為倒數(shù)，對于一定溫度下的同一個反應，其正反應和逆反應

的化學平衡常數(shù)的乘積等于1,故B正確；

C選項，平衡常數(shù)越大，說明可逆反應進行的程度越大，反應可能是吸熱反應或放熱反應；升溫，平衡向吸

熱反應方向進行，平衡常數(shù)不一定增大，故C錯誤；

D選項，平化學衡常數(shù)只受溫度影響，與反應物濃度、體系的壓強無關，故D正確；

綜上所述，答案為C。

9.可逆反應2so2(g)+C?2(g)U2so3(g)達到平衡狀態(tài)時，保持恒溫恒容向容器中加入一定量的O2，設K

為平衡常數(shù)，Q為濃度商，下列說法正確的是

A.Q變小，K不變，Ch轉化率減小B.Q不變，K變大，S02轉化率減小

C.Q增大，K不變，S02轉化率增大D.Q不變，K變大，Ch轉化率增大

【答案】A

2

C(SO3)

容器容積不變，向容器中充入一定量的02,分母變大，所以濃度商Q

【解析】濃度商Q=2/U、么、'

C(SO2)C(O2)

減?。划斂赡娣磻?sO2(g)+O2=2s03(g)達到平衡狀態(tài)后，保持溫度，則平衡常數(shù)K不變；

加入一定量的02,平衡正向移動，促進了S02的轉化，但是氧氣自身的轉化率降低；故選A。

10.在一定條件下，某反應達到平衡時，平衡常數(shù)K=-^一身，恒容時，若溫度適當降低，D的濃度增

c?“D)

加。下列說法正確的是

A.該反應的化學方程式為A(g)+B(g)=C(g)+D(g)

B.減低溫度，逆反應速率增大

C.若增大c(A)、c(B),K值增大

D.該反應的焰變?yōu)檎?/p>

【答案】D

【解析】A.由K值表達式可知，該反應的化學方程式為C(g)+D(g)UA(g)+B(g),A錯誤;

B.減低溫度，正、逆反應速率均減小，B錯誤；

C.溫度影響K值，若增大c(A)、c(B),K值不變；C錯誤;

D.若溫度適當降低，D的濃度增加，說明平衡逆向移動，則正反應為吸熱反應，焙變?yōu)檎?，D正確;

故選D。

11.下列有關平衡常數(shù)的說法正確的是()

A.改變條件，反應物的轉化率增大，平衡常數(shù)也一定增大

c2(NO,)

B.2NO(g)^N,O(g)的平衡常數(shù)表達式為K=：<

24

C(N2O4)

C.對于給定的可逆反應，溫度一定時，其正、逆反應的平衡常數(shù)相等

CCW+HJg)式CO(g)+HQ(g)的平衡常數(shù)表達式為喘

D.

【答案】D

【解析】A.平衡常數(shù)只隨溫度變化，故A項錯誤;

c(N,Oj

B.該反應的平衡常數(shù)的表達式為K=告言*,故B項錯誤；

c(NO2)

C.對于給定的可逆反應，正、逆反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，故C項錯誤；

D.CC>2(g)+H2(g)春土CO(g)+H2O(g)的平衡常數(shù)表達式為瑞故D項正確;

故答案為D。

12.下列關于化學平衡常數(shù)的敘述正確的是

A.化學平衡常數(shù)表示反應進行的程度，與溫度無關

B.兩種物質(zhì)反應，不管怎樣書寫化學方程式，平衡常數(shù)均不變

C.化學平衡常數(shù)等于某一時刻生成物濃度幕之積與反應物濃度幕之積的比值

D.溫度一定，對于給定的化學反應，正、逆反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)

【答案】D

【解析】A.化學平衡常數(shù)表示反應進行的程度，對于一個指定的化學反應，其平衡常數(shù)只受溫度的影響，A

項錯誤;

B.兩種物質(zhì)反應，當化學方程式的化學計量數(shù)擴大為原來的兩倍時，平衡常數(shù)變?yōu)樵瓉淼钠椒奖?，B項錯誤;

C.化學平衡常數(shù)等于平衡狀態(tài)時生成物濃度塞之積與反應物濃度幕之積的比值，C項錯誤；

D.根據(jù)平衡常數(shù)的表達式可以看出，溫度一定，對于給定的化學反應，正、逆反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，D

項正確；答案選D。

13

13.一定溫度時N2(g)+3H2(g)U2NH3(g)的平衡常數(shù)是K.則相同溫度NH3(g)U5N2(g)+-H2

(g)的平衡常數(shù)為()

KiiK

A.—B.C.K，