化學(xué)平衡常數(shù)及其相關(guān)計(jì)算（講義）-2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)（新教材新高考）

第03講化學(xué)平衡常數(shù)及其相關(guān)計(jì)算

目錄

01考情透視目標(biāo)導(dǎo)航............................................................2

02知識(shí)導(dǎo)圖思維引航............................................................3

03考點(diǎn)突破考法探究............................................................3

考點(diǎn)一化學(xué)平衡常數(shù)的含義與應(yīng)用................................................3

知識(shí)點(diǎn)1化學(xué)平衡常數(shù)..........................................................3

知識(shí)點(diǎn)2化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用...................................................5

考向1考查化學(xué)平衡常數(shù)的含義.................................................6

考向2考查化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用.................................................8

考點(diǎn)二有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算......................................................10

知識(shí)點(diǎn)1三段式計(jì)算模式.......................................................10

知識(shí)點(diǎn)2有關(guān)化學(xué)平衡計(jì)算方法和技巧.........................................12

考向1考查平衡常數(shù)的計(jì)算....................................................14

考向2考查轉(zhuǎn)化率的計(jì)算......................................................17

04真題練習(xí)命題洞見...........................................................20

考情;靈汨?日粽旦骷:

考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析

2024湖南卷14題，3分分析近三年高考試題，高考命題在本講有以下規(guī)律：

2024江蘇卷14題，4分1.從考查題型和內(nèi)容上看，高考命題以選擇題和非選擇題

2023湖南卷13題，3分呈現(xiàn)，主要考查化學(xué)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的計(jì)算等。

化學(xué)平衡常數(shù)

2022江蘇卷10題，3分2.從命題思路上看，側(cè)重以化工生產(chǎn)為背景，考查反應(yīng)轉(zhuǎn)

2022河北卷16題，4分化率、平衡常數(shù)的計(jì)算，壓強(qiáng)平衡常數(shù)及速率常數(shù)的相關(guān)計(jì)

2022海南卷8題，2分算。

(1)選擇題：考查化學(xué)平衡的表達(dá)式，結(jié)合化學(xué)平衡圖像、

2024吉林卷10題，3分圖表考查化學(xué)平衡相關(guān)濃度、轉(zhuǎn)化率等的計(jì)算。

2024浙江6月卷11題，3分(2)非選擇題：常常與基本理論、工業(yè)生產(chǎn)相聯(lián)系，通過

2023全國(guó)乙卷28題，8分圖像或表格提供信息，考查轉(zhuǎn)化率、濃度平衡常數(shù)、壓強(qiáng)平

化學(xué)平衡的有

2023河北卷12題，3分衡常數(shù)、速率常數(shù)等相關(guān)的判斷和計(jì)算，從反應(yīng)時(shí)間、投料

關(guān)計(jì)算

2023重慶卷14題，3分比值、催化劑的選擇、轉(zhuǎn)化率等角度考查生產(chǎn)條件的選擇；

2022重慶卷14題，3分3.根據(jù)高考命題特點(diǎn)和規(guī)律，復(fù)習(xí)時(shí)要注意以下幾個(gè)方面：

2022遼寧卷12題，3分(1)對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)的理解；

(2)利用三段式對(duì)化學(xué)平衡進(jìn)行相關(guān)計(jì)算；

復(fù)習(xí)目標(biāo)：

1.了解化學(xué)平衡常數(shù)(K)的含義。

2.能利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

3.能正確計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率(a)。

寓2

r雌

表達(dá)式《與方程式書寫方式有關(guān)

與速率方程的關(guān)系

_意義：平衡常數(shù)的數(shù)值越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，說明反應(yīng)可以進(jìn)行

得越完全

濃度平衡常數(shù)Kc內(nèi)因:反應(yīng)物的本身性質(zhì)

一影響因素

外因：反應(yīng)體系的溫度

濃度嫡及其應(yīng)用：判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡或反應(yīng)進(jìn)行的方向

r判斷、上啜可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度

-判斷正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡或反應(yīng)進(jìn)行的方向

化學(xué)平衡常數(shù)及其相-判斷可逆反應(yīng)的熱效應(yīng)

關(guān)計(jì)算J計(jì)算平衡體系中的相關(guān)量

Kp含義

壓強(qiáng)平衡常數(shù)KpJ

計(jì)算技巧

解題模型

化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算常用計(jì)算公式

計(jì)算模式——“三段式"

考占室布?考比再交

考點(diǎn)一化學(xué)平衡常數(shù)的含義與應(yīng)用

知識(shí)點(diǎn)1化學(xué)平衡常數(shù)

1.概念

(1)條件：一定溫度下一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)

(2)敘述：生成物濃度的系數(shù)次暴之積與反應(yīng)物濃度的系數(shù)次基之積的比值，叫化學(xué)平衡常數(shù)

(3)符號(hào)：Kc

2.表達(dá)式

(1)可逆反應(yīng)：ak(g)+bB(g)(g)+dD(g)

(2)表達(dá)式：K,=卜可叫(固體和液體不列入平衡常數(shù)表達(dá)式)

[A￥X[BP

(3)單位：(molL1)

(4)平衡常數(shù)與書寫方式的關(guān)系

①正逆反應(yīng)平衡常數(shù)的關(guān)系是：晨正?鼠逆=L

②化學(xué)計(jì)量數(shù)變成〃倍，平衡常數(shù)變?yōu)椤ù畏奖?/p>

③反應(yīng)③二反應(yīng)①+反應(yīng)②，貝【J：/Ha=/Hi+/H2,K3=KI?及

④反應(yīng)③二反應(yīng)①一反應(yīng)②，則：Z\H3=AHI—/壓,a=9

K2

⑤反應(yīng)③=ax反應(yīng)①一x反應(yīng)②，則:

b

K2g

(5)速率常數(shù)和平衡常數(shù)的關(guān)系

A.基元反應(yīng)：aA(g)+bB(g)f?C(g)+dD(g)

B.速率方程

①抽象化速率方程：籠統(tǒng)的正逆反應(yīng)速率

"正=左正(A)'Cb(B)、"逆=左逆(C),cd(D)

②具體化速率方程：以具體物質(zhì)表示的正逆反應(yīng)速率

“正=后正d(A)'Cb(B)、vc^=k^cc(C)'Cd(D)

C.速率常數(shù)和平衡常數(shù)的關(guān)系

①抽象化：平衡條件-，殳

k逆c“(A)xJ(B)

①具體化：平衡條件法=巴,生=：xC'(C)xc：(D)=當(dāng)?shù)?/p>

七逆ck逆ccfl(A)xc(B)c

(4)升溫對(duì)左正、后逆的影響

①放熱反應(yīng)：K值減小;左幣值增大,鼠，值增大,還變化更大

②吸熱反應(yīng)：K值增大;左正值增大，k*值增大,還變化更大

3.意義

(1)對(duì)于同類型反應(yīng)，平衡常數(shù)的大小反映了化學(xué)反應(yīng)可能進(jìn)行的程度；

(2)平衡常數(shù)的數(shù)值越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大,說明反應(yīng)可以進(jìn)行得越完全。

K值〈IO-10-5?105>105

反應(yīng)程度很難進(jìn)行反應(yīng)可逆進(jìn)行完全

4.影響因素

(1)內(nèi)因：反應(yīng)物的本身性質(zhì)(某一具體反應(yīng))。

（2）外因：反應(yīng)體系的溫度,升高溫度

放熱反應(yīng)：K值減小

吸熱反應(yīng)：K值增大

5.濃度燧：Qc=cC（C）xc"（D）

ca（A）xc\B）

（1）濃度為任意時(shí)刻的濃度

（2）意義：。越大，反應(yīng)逆向進(jìn)行的程度越大

（3）應(yīng)用：判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡或反應(yīng)進(jìn)行的方向

@Q>KC,反應(yīng)逆向進(jìn)行，v*v逆

②0=及,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，v曲

③Q〈Kc,反應(yīng)正向進(jìn)行，

6.壓強(qiáng)平衡常數(shù)感

（l）Kp含義：在化學(xué)平衡體系中，用各氣體物質(zhì)的會(huì)壓替代濃度計(jì)算的平衡常數(shù)叫壓強(qiáng)平衡常數(shù)。

（2）計(jì)算技巧：

第一步，根據(jù)“三段式”法計(jì)算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度；

第二步，計(jì)算各氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù);

第三步，根據(jù)分壓計(jì)算公式求出各氣體物質(zhì)的分壓，某氣體的分壓=氣體總壓強(qiáng)x該氣體的體積分?jǐn)?shù)（或物質(zhì)

的量分?jǐn)?shù)）;

第四步，根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算公式代入計(jì)算。例如，N2（g）+3H2（g）—t2NH3（g）,壓強(qiáng)平衡常數(shù)表達(dá)式為辭

_）（NH3）

0（N2）R3（H2）

知識(shí)點(diǎn)2化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用

1.判斷、比較可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度

一般來說，一定溫度下的一個(gè)具體的可逆反應(yīng)：

K值正反應(yīng)進(jìn)行的程度平衡時(shí)生成物濃度平衡時(shí)反應(yīng)物濃度反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率

越大越大越大越小越高

越小越小越小越大越低

【特別提醒】K值大小與反應(yīng)程度的關(guān)系

K1()-5?105>105

反應(yīng)程度很難進(jìn)行反應(yīng)可逆反應(yīng)接近完全

2.判斷正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡或反應(yīng)進(jìn)行的方向

對(duì)于可逆反應(yīng)：aA（g）+"B（g）k^C（g）+qD（g）,濃度商4=*^^，則將濃度商和平衡常數(shù)作比較

可判斷可逆反應(yīng)所處的狀態(tài)。

QC<K：反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,v曰逆

，Qc=K：反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài),y正=，逆

QC>K：反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，逆

3.判斷可逆反應(yīng)的熱效應(yīng)

口、升高溫度K值增大-正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)K值減小-正反應(yīng)為放熱反應(yīng)

（2）降低溫度.K值增大一正反應(yīng)為放熱反應(yīng).K值減小-正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。

4.計(jì)算平衡體系中的相關(guān)量

根據(jù)相同溫度下，同一反應(yīng)的平衡常數(shù)不變，計(jì)算反應(yīng)物或生成物的濃度、轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)速率等。

注意：計(jì)算時(shí)注意問題

①平衡量必須為平衡時(shí)的濃度

②等體反應(yīng)：可以用平衡時(shí)的物質(zhì)的量代替平衡時(shí)的濃度

③恒壓條件下：先計(jì)算平衡體積，再算平衡常數(shù)

【特別提醒】（1）計(jì)算平衡常數(shù)利用的是物質(zhì)的平衡濃度，而不是任意時(shí)刻濃度，也不能用物質(zhì)的量。

（2）固體和純液體的濃度視為恒定常數(shù)，不出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達(dá)式中。

如C（s）+H2O（g）=iCO（g）+H2（g）,達(dá)到平衡后的K=C（C°>C（H2）。

C（H2O）

（3）催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率，但對(duì)化學(xué)平衡無影響，也不會(huì)改變平衡常數(shù)的大小。

（4）一般K>105時(shí)，認(rèn)為該反應(yīng)基本進(jìn)行完全；K<l（）r時(shí)，一般認(rèn)為該反應(yīng)很難進(jìn)行；而K在IO-?io5

反應(yīng)被認(rèn)為是典型的可逆反應(yīng)。

（考向洞察J）

考向1考查化學(xué)平衡常數(shù)的含義

甌（2024?江蘇揚(yáng)州?模擬預(yù)測(cè)）“碳達(dá)峰?碳中和”是我國(guó)社會(huì)發(fā)展的重大戰(zhàn)略之一,CH4還原CO2是實(shí)現(xiàn)“雙

碳”經(jīng)濟(jì)的有效途徑之一，相關(guān)主要反應(yīng)有：

I：CH4（g）+CO2（g）U2co（g）+2H2（g）AHi=+247kJ/mol,Ki

II：CC)2(g)+H2(g)UCO(g)+H2(D(g)AH2=+41kJ/mol,K2

下列說法正確的是

C(CH4)-C(CO2)

A.反應(yīng)I的平衡常數(shù)Ki=22

C(CO)-C(H2)

B.反應(yīng)n的ASO

c.有利于提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率的條件是高溫低壓

D.該工藝每轉(zhuǎn)化0.2molC02可獲得0.4molCO

【答案】c

【解析】A.平衡常數(shù)的表達(dá)式為生成物濃度幕次方與反應(yīng)物濃度幕次方的比值，反應(yīng)I的平衡常數(shù)

",颶,故A項(xiàng)不符合題意；B.反應(yīng)II能發(fā)生，說明AH-TAS<0,已知公壓〉。，則AS>0,故

C(CH4)-C(CO2)

B項(xiàng)不符合題意；c.升高溫度反應(yīng)I和反應(yīng)n均正向移動(dòng)，降低壓強(qiáng)使反應(yīng)I平衡正向移動(dòng)，平衡轉(zhuǎn)化率將增

大，故C項(xiàng)符合題意；D.反應(yīng)I每反應(yīng)ImolCO2生成2moicO,反應(yīng)II每反應(yīng)ImolCO2生成ImolCO,

則每轉(zhuǎn)化0.2molCO2獲得小于0.4molCO,故D項(xiàng)不符合題意；綜上所述，故答案為C。

【易錯(cuò)提醒】平衡常數(shù)與書寫方式的關(guān)系

①正逆反應(yīng)平衡常數(shù)的關(guān)系是：-=1；

②化學(xué)計(jì)量數(shù)變成n倍，平衡常數(shù)變?yōu)閚次方倍；

③反應(yīng)③二反應(yīng)①+反應(yīng)②，貝!I：Z\H3=Z\HI+Z\H2,&=&?④；

④反應(yīng)③二反應(yīng)①一反應(yīng)②，則：QH3=/HI—0H2,心=色;

長(zhǎng)2

⑤反應(yīng)③="反應(yīng)①一,X反應(yīng)②，則：A^=aA\A\--AH2,屈=鼻_；

bb際

⑥固體和液體不列入平衡常數(shù)表達(dá)式。

【變式訓(xùn)練1](23-24高三下?江蘇連云港?期中)以Cu-ZnO-AbCh作催化劑發(fā)生反應(yīng)

2CH3CHO(g)+H2O(g)WC2H50H(g)+CH3coOH(g)AH<0，下列說法正確的是

c(C2H5(JH)c(CH3coOH)

該反應(yīng)的平衡常數(shù)

A.K=2

C(CH3CHO)

B.反應(yīng)物的鍵能總和小于生成物的鍵能總和

C.該反應(yīng)中每消耗1molH2O(g),轉(zhuǎn)移電子數(shù)約為6.02x1023

D.將C2H50H移出一段時(shí)間后，v正增大

【答案】B

c(C2H50HAe(CH3coOH)

【解析】A.氣態(tài)水的濃度會(huì)發(fā)生變化，應(yīng)寫入表達(dá)式中，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2

C(CH3CHO)-C(H2O)-

A錯(cuò)誤；B.AH=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和<0,可得反應(yīng)物的鍵能總和小于生成物的鍵能總和，

B正確；C.CH3CHO轉(zhuǎn)化為CH3coOH相當(dāng)于增加一個(gè)0原子，轉(zhuǎn)移2個(gè)電子，該反應(yīng)中每消耗1molH2O(g),

轉(zhuǎn)移2moi電子，轉(zhuǎn)移電子數(shù)約為2x6.02x1023,c錯(cuò)誤；D.將C2H50H移出生成物濃度減小，逆反應(yīng)速率

減小，平衡正向移動(dòng)，一段時(shí)間后，反應(yīng)物濃度減小，則v正減小，D錯(cuò)誤；故答案為：Bo

【變式訓(xùn)練2】(2024?江蘇南京?一模)含氯化合物在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛。舍勒發(fā)現(xiàn)將軟鎰礦和濃鹽酸混

合加熱可產(chǎn)生氯氣，該方法仍是當(dāng)今實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的主要方法之一，工業(yè)上以NaCl為原料可制得CU、

。2。、HC10、CIO：和CIO；等。在催化劑CuCl?作用下，通過氧氣直接氧化氯化氫制備氯氣。該反應(yīng)為可

逆反應(yīng)，熱化學(xué)方程式為4HCl(g)+O2(g)=2CU(g)+2H2O(g)AH=-116kJ-mo『。對(duì)于反應(yīng)

4HCl(g)+O2(g)2C12(g)+2H2O(g),下列說法正確的是

A.上述反應(yīng)AS>0

C2(3)

上述反應(yīng)平衡常數(shù)K=

B.4

C(HC1)C(O2)

C其他條件相同‘增大明‘HCI的轉(zhuǎn)化率減小

D.上述反應(yīng)中消耗1mol。2,轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為6.02x1023

【答案】C

【解析】A.反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量減小，則△$<(),A錯(cuò)誤；B.根據(jù)平衡常數(shù)定義，該平衡反應(yīng)的平衡

C2(HO)-C2(C/)n(HCl)

常數(shù)為K=)j9〉2心,B錯(cuò)誤；C?增大八號(hào)，相當(dāng)于增大HC1的量，則HC1的轉(zhuǎn)化率降低，C

c(HC/)-C(O2)n(O2)

正確；D.ImoKh反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為4x6.02x1023,D錯(cuò)誤；故選：C。

考向2考查化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用

甌(23-24高三下?海南省直轄縣級(jí)單位?開學(xué)考試)CO2轉(zhuǎn)化為高附加值的產(chǎn)品是應(yīng)對(duì)氣候變化和能源高

速消耗的有效措施，反應(yīng)2c。2(g)+6H2(g)、催化劑、CH30cH3(g)+3H2O(g)AH<0可實(shí)現(xiàn)C02的資源化利

用，下列說法正確的是

A.溫度升高，v逆增大，v正減小

B.加入催化劑，反應(yīng)速率加快，可提高CH30cH3產(chǎn)率

C.恒溫恒容，增大壓強(qiáng)，C02轉(zhuǎn)化率增大，平衡常數(shù)增大

D.當(dāng)密閉容器中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)不變時(shí)說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)

【答案】D

【解析】A.升高溫度，正逆反應(yīng)速率均增大，故A錯(cuò)誤；B.加入催化劑，能降低反應(yīng)的活化能，加快反

應(yīng)速率，但化學(xué)平衡不移動(dòng)，二甲醛的產(chǎn)率不變，故B錯(cuò)誤；C.平衡常數(shù)為溫度函數(shù)，溫度不變，平衡常

數(shù)不變，則恒溫恒容，增大壓強(qiáng)，平衡常數(shù)不變，故C錯(cuò)誤；D.當(dāng)密閉容器中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)不變時(shí)

說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故D正確；故選D。

【易錯(cuò)提醒】應(yīng)用化學(xué)平衡常數(shù)時(shí)應(yīng)注意的四個(gè)問題

(1)化學(xué)平衡常數(shù)是在一定溫度下一個(gè)反應(yīng)本身固有的內(nèi)在性質(zhì)的定量體現(xiàn)。

(2)化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)。

(3)反應(yīng)物或生成物中有固體或純液體存在時(shí)，其濃度可看作一個(gè)常數(shù)，而不計(jì)入平衡常數(shù)表達(dá)式中。

(4)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變；若化學(xué)方程式中各

物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小，盡管是同一反應(yīng)，平衡常數(shù)也會(huì)改變。

【變式訓(xùn)練1】(23-24高三下?重慶榮昌?開學(xué)考試)工業(yè)上利用碳熱還原Bas。,制得BaS。進(jìn)而生產(chǎn)各種

含鋼化合物，溫度對(duì)反應(yīng)后組分的影響如圖。

已知：碳熱還原BaSO”過程中可能發(fā)生下列反應(yīng)。

i.BaSO4(s)+2C(s)=2CO2(g)+BaS(s)AH1

ii.BaSO4(s)+4C(s)=4CO(g)+BaS(s)=+571.2kJmo『

iii.BaSO4(s)+4CO(g)=4CO2(g)+BaS(s)AH3=-118.8kJ-mor'

下列關(guān)于碳熱還原BaSO”過程的說法正確的是

A.=-113.1kJmor1

B.40CFC后，反應(yīng)后組分的變化是由C⑸+C(Mg)U2co(g)的移動(dòng)導(dǎo)致的

C.溫度升高，C(s)+CC)2(g)U2co(g)的平衡常數(shù)K減小

D.反應(yīng)過程中，生成的CO2和CO的物質(zhì)的量之和始終等于投入C的物質(zhì)的量

【答案】B

【解析】A.由;x(ii+iii)可得i式，則由蓋斯定律得：

-1

\HX=|X(AH2+AH3)=1x(571.2-118.8)AJwoZ=+226.2kJ-mol',A錯(cuò)誤；B.由圖可知，400℃后，BaS

的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)基本不變，BaSO4基本反應(yīng)完全，但C、CO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增

大，說明C、CO2反應(yīng)生成CO,則反應(yīng)后組分的變化是由C(s)+CO2(g)w2co(g)的移動(dòng)導(dǎo)致的，B正確；C.由

可得反應(yīng)：C(s)+C02(g)w2co(g),根據(jù)蓋斯定律，該反應(yīng)

1

AH=^-x(AH2-AH3)=^-x(571.2+118.8)kJ-mol=+112.5kJ-mor'>0,則正反應(yīng)吸熱，升高溫度，反應(yīng)

C(s)+C02(g)w2co(g)平衡正向移動(dòng)，其平衡常數(shù)K增大，C錯(cuò)誤；D.由圖可知，一段時(shí)間內(nèi)，體系中同

時(shí)存在C、C02和CO,則反應(yīng)過程中生成的CO2和CO的物質(zhì)的量之和可能小于投入C的物質(zhì)的量，D錯(cuò)

誤；故選B。

【變式訓(xùn)練2】(2024?江蘇揚(yáng)州?模擬預(yù)測(cè))甲醇.水催化重整可獲得Hz其主要反應(yīng)為

1

反應(yīng)ICH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)AH=49.4kJmol-

1

反應(yīng)nCO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)AH=41.2kJmor

在1.0xl()5pa、n始(H2O)：n始(CH30H尸1.2時(shí)，若僅考慮上述反應(yīng)，平衡時(shí)CO的選擇性、CH30H的轉(zhuǎn)化率

和H2的產(chǎn)率隨溫度的變化如圖所示。

CO的選擇性=工小八\X100%

n生成(CO)+n生成(CO?)

下列說法正確的是

n(HQ)

A.一定溫度下，增大-仆口門"可提高CO的選擇性

n(CH3OH)

B.平衡時(shí)CH30H的轉(zhuǎn)化率一定大于H2O的轉(zhuǎn)化率

C.圖中曲線①表示平衡時(shí)H2產(chǎn)率隨溫度的變化

D.一定溫度下，降低體系壓強(qiáng)，反應(yīng)I的平衡常數(shù)增大

【答案】B

1

【分析】根據(jù)已知反應(yīng)ICH30H(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)AH=49.4kJmol-，反應(yīng)nCO2(g)+H2(g)=CO(g)

+H2O(g)AH=41.2kJmor',且反應(yīng)①的熱效應(yīng)更大，溫度升高的時(shí)候?qū)Ψ磻?yīng)①影響更大一些，根據(jù)選擇性

的含義，升溫時(shí)CO選擇性增大，同時(shí)C02的選擇性減小，所以圖中③代表CO的選擇性，①代表C02的

選擇性，②代表H2的產(chǎn)率，以此解題。

n(H,O)

【解析】A.增大公口2,平衡正向移動(dòng)，可提圖CH30H的轉(zhuǎn)化率，A錯(cuò)誤；B.由于n始(H2O)：n始

(CH3OH)=1.2,H2O過量，故平衡時(shí)CH30H的轉(zhuǎn)化率一定大于H2O的轉(zhuǎn)化率，B正確；C.由分析可知②

代表H2的產(chǎn)率，C錯(cuò)誤；D.反應(yīng)I的平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，反應(yīng)I的平衡常數(shù)不變，D錯(cuò)誤;

故選B。

考點(diǎn)二有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算

知識(shí)點(diǎn)1三段式計(jì)算模式

1.解題模型

巧設(shè)具體題目要具體分析，靈活設(shè)立,

未知數(shù)、一般設(shè)某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量為x,

根據(jù)反應(yīng)物、生成物及變化量三,

確定者的關(guān)系，代入未知數(shù)確定平衡

三個(gè)量體系中的各物質(zhì)的起始量、變化

量、平衡量并按三段式列式

明確了“始”“變”“平”三個(gè)

量的具體數(shù)值，再根據(jù)相應(yīng)關(guān)系

解題

求平衡時(shí)某成分的濃度、反應(yīng)物

設(shè)問題

轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)等，求出題目

答案

2.“三段式”法思維建模

“三段式”法是有效解答化學(xué)平衡計(jì)算題的“萬能鑰匙”。解題時(shí)，要注意清楚條理地列出起始量、轉(zhuǎn)化量、平

衡量，按題目要求進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)還要注意單位的統(tǒng)一。

1)分析三個(gè)量：起始量、變化量、平衡量。

2)明確三個(gè)關(guān)系

(1)對(duì)于同一反應(yīng)物，起始量二變化量=平衡量。

(2)對(duì)于同一生成物，起始量土變化量=平衡量。

(3)各轉(zhuǎn)化量之比等于各反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。

3)計(jì)算方法：三段式法

化學(xué)平衡計(jì)算模式:對(duì)以下反應(yīng)加A(g)+〃B(g)—字C(g)+qD(g),令A(yù)、B起始物質(zhì)的量濃度分別為amol/L、

bmol/L,達(dá)到平衡后消耗A的物質(zhì)的量濃度為mxmol/L?

wA(g)+?B(g)：；=^C(g)+qD(g)

起始量(mol/L)abQQ

變化量(mol/L)mxnxpxqx

平衡量(mol/L)a~mxb-nxpxqx

P.Qxq

則有①平衡常數(shù)：K=——上L—。

a-mx加b—nxn

~v——上-

②A的平衡濃度：c(A)=M^mol-Lr。

V

③A的轉(zhuǎn)化率：a(A)=—xlOO%,a(A):a(B)=^:—=—0

aabna

④A的體積分?jǐn)?shù)：9(A)=----------仁磐------xl00%?

a+6+(p+g—m—")x

p平_a+6+偽+烏一"一成x

⑤平衡壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)之比:

p始a+b

a〃A+ZrMB

⑥混合氣體的平均密度P（混）r-gL-1o

V

⑦混合氣體的平均摩爾質(zhì)量M=一“必+6皿g.mol^o

a+6+（p+g—加一

⑧生成物的產(chǎn)率：實(shí)際產(chǎn)量（指生成物）占理論產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)。一般來講，轉(zhuǎn)化率越大，原料利用率越高，產(chǎn)

率越大。產(chǎn)率=怒1必％。

知識(shí)點(diǎn)2有關(guān)化學(xué)平衡計(jì)算方法和技巧

1.化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算

（1）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算

（2）依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算平衡常數(shù)

①同一可逆反應(yīng)中，K正-K逆=1。

②同一方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小n倍，則新平衡常數(shù)K'與原平衡常數(shù)K間的關(guān)系是或

尺=4反。

③幾個(gè)可逆反應(yīng)方程式相加，得總方程式，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于各分步反應(yīng)平衡常數(shù)之積。

④水溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，必須拆成離子方程式再計(jì)算平衡常數(shù)。

2.轉(zhuǎn)化率的計(jì)算

反應(yīng)物轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量（或質(zhì)量、濃度）

轉(zhuǎn)化率（a）=xlOO%

反應(yīng)物起始的物質(zhì)的量（或質(zhì)量、濃度）

3.常用的氣體定律——?dú)怏w狀態(tài)方程：PV=〃RT

條件公式文字?jǐn)⑹?/p>

乂="=叢

同溫同壓氣體體積比=物質(zhì)的量比=分子數(shù)比

V2“2N2

叫一%

同溫同容Pi-氣體壓強(qiáng)比=物質(zhì)的量比=分子數(shù)比

P?改N?

氣體密度比=氣體體積反比

同溫同壓同質(zhì)量P\吟敢N?

Pi匕勺N、=物質(zhì)的量反比=分子數(shù)反比

4.壓強(qiáng)平衡常數(shù)的計(jì)算技巧

C1）步驟

第一步，根據(jù)“三段式”法計(jì)算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度；

第二步，計(jì)算各氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)；

第三步，根據(jù)分壓計(jì)算公式求出各氣體物質(zhì)的分壓，某氣體的分壓=氣體總壓強(qiáng)x該氣體的體積分?jǐn)?shù)（或物質(zhì)

的量分?jǐn)?shù)）；

第四步，根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算公式代入計(jì)算。

"（NH3）

例如，N2（g）+3H2（g）=i2NH3（g）,壓強(qiáng)平衡常數(shù)表達(dá)式為Kp=廣、（

（2）計(jì)算品的答題模板

計(jì)算Kp的兩套模板［以N2（g）+3H2（g）----修NH3（g）為例］

模板1::N2(g)+3H2(g)不=±：2NH3（g）（平衡時(shí)總壓為po）

〃（始）1mol3mol0

Nn0.5mol1.5mol1mol

"（平）0.5mol1.5mol1mol

0.51.51

MX)丁。

[?°]2

/［同則3

模板2：剛性反應(yīng)器中

N2(g)+3H2(g):-2NH3(g)

p(始)po3Po0

△pP'3〃2〃

M平）po—p'3po-3pf2p,

(2〃)2

Kp=一

(P。一")(300-3//)3

5.轉(zhuǎn)化率大小變化分析技巧

判斷反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的變化時(shí)，不要把平衡正向移動(dòng)與反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率提高等同起來，要視具體情況而定。常

見有以下幾種情形：

反應(yīng)類型條件的改變反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的變化

恒容時(shí)只增加反

反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率減小，反應(yīng)物B的轉(zhuǎn)化率增大

應(yīng)物A的用量

恒溫恒壓條件下反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變

有多種反應(yīng)物的可逆

反應(yīng)物A和B的轉(zhuǎn)化率

反應(yīng)：mA（g）+?B（g）同等倍數(shù)地增大

均增大

,0C（g）+qD（g）反應(yīng)物A、B的恒溫恒容

反應(yīng)物A和B的轉(zhuǎn)化率

量條件下

均減小

m-\-n=p-\-q反應(yīng)物A和B的轉(zhuǎn)化率

均不變

恒溫恒壓

反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變

只有一種反應(yīng)物的可條件下

增加反應(yīng)物A的

逆反應(yīng)：wA(g).,反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率增大

用量恒溫恒容

"B(g)+pC(g)m<n-\-p反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率減小

條件下

m=n-\-p反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率不變

(考向洞察］

考向1考查平衡常數(shù)的計(jì)算

甌(23-24高三上?遼寧?期末)FC時(shí)，向容積為2L的剛性容器中充入ImolCCh和一定量的H2發(fā)生反應(yīng):

CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H20(g),達(dá)到平衡時(shí),HCHO的分壓(分壓=總壓x物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))與起始黑的

litV-?V-/J

關(guān)系如圖所示。已知：初始加入2m0口2時(shí)，容器內(nèi)氣體的總壓強(qiáng)為1.2pkPa。下列說法正確的是

5

A.a點(diǎn)時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=wkPa」

B.d點(diǎn)：v正＜v逆

C.lOmin時(shí)反應(yīng)到達(dá)c點(diǎn)，則0?lOmin用CCh表示的平均反應(yīng)速率為0.05mol/(L,min)

D.c點(diǎn)時(shí)，再加入CO2(g)和H2O(g),使二者分壓均增大O.lpkPa,平衡正向移動(dòng)

【答案】A

CO2(g)+2H2(g)UHCHO&)+H2O

開始(mol)1200

【分析】根據(jù)c點(diǎn)的三段式分析：工

變化(mol)X2xXX

平衡CmoD1-x2-2xXX

3—xx

則平衡時(shí)容器氣體的壓強(qiáng)為：p(平衡戶一7-xllpkPa,故有：p(HCHO)=--河(平衡戶

33-x

x3—X

------x------x1.2pkPa=0.2pkPa,解得：x=0.5moh故p(平衡尸pkPa,據(jù)此分析解題。

3-x3

【解析】A.溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，故a點(diǎn)時(shí)反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)與c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)相等，由

分析可知，c點(diǎn)平衡下，p(C02)=—'—xpkPa=0.2pkPa,同理：p(H2)=0.4pkPa,p(HCHO)=p(H2O)=0.2pkPa,

3—0.5

p(凡O)p(HCHO)0.2px0.2p5

故刈二；(￡)；正)=再訴產(chǎn)kPa)%(kPa」),A正確；B.d點(diǎn)達(dá)到平衡為b點(diǎn)，HCH。在增

Ac”

大，所以V(正)>V(逆)：，B錯(cuò)誤；C.v(CO)=—=2-i--i/L.7,C錯(cuò)

'2'Atmolz-LTmm=0.025mo/?Lmm

10

誤；D.c點(diǎn)時(shí),再加入CO2(g)和H2O(g),使二者分壓均增大O.lpkPa,則此時(shí)

p(H,O)p(77CHO)0.3px0.2p5

QP="口'號(hào)表=7T=Kp,平衡不移動(dòng)，D錯(cuò)誤；故選A。

p(CO2)p(HJ0.3px(0.4p)4p

【反思?xì)w納】有關(guān)化學(xué)平衡計(jì)算的“3”點(diǎn)說明

(1)有關(guān)化學(xué)平衡的常見計(jì)算是化學(xué)平衡常數(shù)、物質(zhì)的平衡濃度和平衡轉(zhuǎn)化率之間的相關(guān)計(jì)算。

(2)在進(jìn)行有關(guān)化學(xué)平衡的“三段式”計(jì)算時(shí)，要注意各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量和平衡量三者單位的統(tǒng)一。

(3)凡是氣體的壓強(qiáng)變化、密度變化均必須轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的量的變化或氣體的體積變化才能進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

【變式訓(xùn)練1】(2024?吉林白山?一模)工業(yè)上利用反應(yīng)COQH-CXg)臺(tái)CO2(g)+H2(g)AH<0制取氫氣。

向兩個(gè)容積為2L的密閉容器中加入CO(g)和H2(3(g)各Imol,分別在不同溫度和催化劑下進(jìn)行反應(yīng)，保持其

他初始實(shí)驗(yàn)條件不變，經(jīng)lOmin測(cè)得兩容器中CO(g)轉(zhuǎn)化率如圖所示。下列說法正確的是

A.A點(diǎn)和B點(diǎn)均為反應(yīng)的平衡狀態(tài)

B.催化劑2比催化劑1的催化效率高

C.C點(diǎn)時(shí)，0?lOmin反應(yīng)的平均速率v(CO)=0.02mol111111117

4

D.溫度為工時(shí)，該反應(yīng)平衡常數(shù)K<§

【答案】C

【解析】A.若A點(diǎn)達(dá)平衡，由于B點(diǎn)溫度更高，且反應(yīng)AH<0,為放熱反應(yīng)，溫度升高平衡逆移，B點(diǎn)CO

的轉(zhuǎn)化率應(yīng)該更小，而B點(diǎn)CO轉(zhuǎn)化率比A點(diǎn)高，則在A點(diǎn)時(shí)，反應(yīng)一定未達(dá)到平衡，A錯(cuò)誤；B.催化劑

的催化活性與溫度有關(guān)，如在工溫度，催化劑2比催化劑1的效率低，B錯(cuò)誤；C.C點(diǎn)時(shí)，兩種催化劑催

化CO在lOmin內(nèi)轉(zhuǎn)化率都為40%,則兩種催化劑下反應(yīng)速率相同，當(dāng)CO轉(zhuǎn)化率為40%時(shí)，該反應(yīng)的反應(yīng)

速率用CO表示為v=生=65moi/Lx40%=002mol/(L,min>；c正確；D.溫度為T?時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率為40%,

At10mm

則此時(shí)CO為0.6mol/L,凡0值)為0.6mol/L,CO2^/0.4mol/L,凡為0.4mol/L,則此時(shí)濃度燧為

C(CO9)C(H?)0,4x0.44

Qc二三c：A崇二77TT7F由A項(xiàng)可知此時(shí)反應(yīng)還未達(dá)平衡，還在繼續(xù)向正向進(jìn)行，則平衡常數(shù)

C(CO)C(H2O)0.6x0.69

4

K>QC=-,D錯(cuò)誤；故選C。

【變式訓(xùn)練2】(2024?黑龍江?模擬預(yù)測(cè))水煤氣可以在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g),現(xiàn)在向10L恒容密閉容器中充入CO(g)和HQ(g),所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表

所示。下列說法錯(cuò)誤的是

起始時(shí)物質(zhì)的量/mol平衡時(shí)物質(zhì)的量/mol

實(shí)驗(yàn)編號(hào)溫度/℃

H

77(CO)n(H2O)?(2)

I7000.400.100.09

II8000.100.400.08

III8000.200.30a

IV9000.100.15b

A.a=0.12,b>0.06

B.降低溫度，有利于提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率

C.實(shí)驗(yàn)I中，若某時(shí)刻測(cè)得〃(凡)=0.05,則此時(shí)混合氣體中H2O(g)的體積分?jǐn)?shù)為10%

D.實(shí)驗(yàn)I和III中，反應(yīng)均達(dá)到平衡時(shí)，平衡常數(shù)之比善

【答案】A

【分析】溫度不變，平衡常數(shù)不變，則實(shí)驗(yàn)II、in的平衡常數(shù)相同，實(shí)驗(yàn)n的三段式

co(g)+H2O(g)=co2(§)+凡(目

起始/mol0.10.4000.08x0.08…

,K——1,頭驗(yàn)

轉(zhuǎn)化/mol0.080.080.080.081n10.32x0.02

平衡/mol0.020.320.080.08

(CO

co(g)+H2Og)=2(§)+H2(@

起始/mol0.20.300axa

"轉(zhuǎn)化/molni--;

aaaa'(O.2-a)(O.3-a)

平衡/mol0.2-a0.3-aaa

【解析】A.根據(jù)平衡常數(shù)可列三段式求出a=0.12,與實(shí)驗(yàn)III相比，實(shí)驗(yàn)IV起始時(shí)反應(yīng)物的物質(zhì)的量減半,

若溫度相等，則6=0.06,實(shí)驗(yàn)IV的溫度較實(shí)驗(yàn)ni高，故b<0.06,A錯(cuò)誤；B.根據(jù)實(shí)驗(yàn)I和n數(shù)據(jù)，可知升

高溫度，平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量減少，故平衡逆向移動(dòng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，有利于提高co的

平衡轉(zhuǎn)化率，B正確；C.該反應(yīng)是氣體的物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，若某時(shí)刻測(cè)得〃(Hj=0.05,則HQ(g)的

物質(zhì)的量為0.05mol,故此時(shí)混合氣體中H2(3(g