2025高考化学 平衡常数及转化率 备考教案.docx

第七章　化学反应速率和化学平衡
第3讲　平衡常数及转化率

课标要求
核心考点
五年考情
核心素养对接
1.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。
2.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
平衡常数的计算
2023全国乙，T28；2023湖北，T19；2023辽宁，T18；2022全国甲，T28；2022全国乙，T28；2022湖南，T14；2022年6月浙江，T29；2022山东，T20；2021全国乙，T28；2021海南，T16；2021湖北，T19；2020全国Ⅰ，T28；2020全国Ⅱ，T28；2019全国Ⅱ，T27；2019天津，T7
变化观念与平衡思想： 能从反应现象中提取信息，建立物质、外界条件与化学反应方向、限度和速率的关系；能基于平衡常数解释平衡移动的规律；能基于K与Qc的关系判断化学反应是否达到平衡及平衡移动的方向
平衡常数的应用
2022上海，T20；2021上海，T17；2021河北，T16；2021山东，T20
平衡转化率与非平衡转化率
2023上海，T20；2023全国甲，T28；2023湖南T13；2023辽宁，T18；2023广东，T19；2023江苏，T13；2020全国Ⅰ，T28；2020全国Ⅱ，T28；2020江苏，T20；2020山东，T18；2019江苏，T15；2019海南，T3
命题分析预测
1.高考中化学反应速率与化学平衡部分的知识多被设计为难度最大的试题，考生失分主要集中在平衡常数（Kc、Kp）和转化率的相关计算、速率常数与平衡常数的关系、根据新颖图像提取隐含信息并进行反应原理的分析等。近年来有关压强平衡常数的计算是热点，试题中常给出压强平衡常数的定义，然后根据气体分压计算压强平衡常数；另外，含有“惰性”组分的气体压强平衡常数的计算也需要引起重视。
2.2025年高考命题的新动向是与真实情境相结合的平衡常数和转化率的判断与计算等，难度仍较大；与转化率相关的图像仍需重视

考点1　平衡常数的计算

平衡常数计算的常见命题点
计算类型
应对策略
利用多个反应的平衡常数计算某相关反应的平衡常数
若反应①（平衡常数为K1）、反应②（平衡常数为K2）、反应③（平衡常数为K3）具有关系①＝②＋③，则K1＝K2×K3；若上述反应具有关系①＝②－③，则K1＝K2K3
利用图像中各物质的分压数值计算平衡常数
分析图像中各物质的平衡状态→读取平衡时各物质的分压数值→代入分压平衡常数公式求Kp
利用“三段式”法结合平衡转化率等信息计算平衡常数
应用“三段式”法结合平衡转化率等信息→求平衡时各物质的物质的量→利用p分（A）＝p总×n（A）n（总）求平衡时各物质的分压→代入分压平衡常数公式求Kp（或标准平衡常数Kθ）
应用“三段式”法结合相关信息→求平衡时各物质的物质的量浓度→代入浓度平衡常数公式求Kc
利用基元反应的正、逆反应速率常数与平衡常数的关系计算平衡常数
对于基元反应aA（g）＋bB（g）⇌cC（g）＋dD（g）， 假设v正＝k正·ca（A）·cb（B），v逆＝k逆·cc（C）·cd（D），平衡常数K＝cc（C）·cd（D）ca（A）·cb（B）＝k正·v逆k逆·v正，反应达到平衡时v正＝v逆，故K＝k正k逆

命题点1　根据定义式求平衡常数
1.[2021浙江]已知2SO2（g）＋O2（g）⇌2SO3（g）　ΔH＝－198 kJ·mol－1
850 K时，在一恒容密闭反应器中充入一定量的SO2和O2，当反应达到平衡后测得SO2、O2和SO3的浓度分别为6.0×10－3 mol·L－1、8.0×10－3 mol·L－1和4.4×10－2 mol·L－1。
（1）该温度下反应的平衡常数为　6.7×103　。
（2）平衡时SO2的转化率为　88％　。
解析　（1）根据平衡时各组分浓度可计算该反应的平衡常数K＝（4.4×10－2）2（6.0×10－3）2×8.0×10－3 ≈6.7×103。（2）平衡时生成的c（SO3）＝4.4×10－2 mol·L－1，则反应中消耗的c（SO2）＝4.4×10－2 mol·L－1，结合SO2的平衡浓度可求出起始时c（SO2）＝4.4×10－2 mol·L－1＋6.0×10－3 mol·L－1＝5.0×10－2 mol·L－1，则平衡时SO2的转化率＝4.4×10－25.0×10－2×100％＝88％。
2.[2023湖北]1 200 K时，假定体系内只有反应C40H12（g）⇌C40H10（g）＋H2（g）发生，反应过程中压强恒定为p0（即C40H12的初始压强），平衡转化率为α，该反应的平衡常数Kp为　α21－α2p0　（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。
解析　设起始时C40H12的物质的量为y，已知平衡转化率为α ，则平衡时C40H12的物质的量为y（1－α ），生成的C40H10和H2的物质的量均为yα，则Kp ＝yαy＋yαp0·yαy＋yαp0y（1－α）y＋yαp0＝yα·yαy2（1－α)(1+α）p0＝α21－α2 p0。
命题点2　直接读图求平衡常数
3.[求恒容条件下的标准平衡常数][2021湖南改编]某兴趣小组对氨热分解法制氢气的反应：2NH3（g）⇌N2（g）＋3H2（g）进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1 mol NH3通入3 L的密闭容器中进行反应（此时容器内总压为200 kPa），各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。

在该温度下，反应的标准平衡常数Kθ＝　0.48　（已知：分压＝总压×该组分物质的量分数，pθ＝100 kPa）。
解析　由题图可知，平衡时NH3、H2、N2的分压分别是120 kPa、120 kPa、40 kPa，则反应的标准平衡常数Kθ＝1.203×0.41.202＝0.48。
4.[2023全国乙]（1）将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：
2FeSO4（s）⇌Fe2O3（s）＋SO2（g）＋SO3（g） （Ⅰ）
平衡时pSO3－T的关系如下图所示。660 K时，该反应的平衡总压p总 ＝　3.0　kPa 、平衡常数Kp（Ⅰ）＝　2.25　（kPa）2。Kp（Ⅰ） 随反应温度升高而　增大　（填“增大”“减小”或“不变”）。

（2）提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3（g）⇌2SO2（g）＋O2（g）（Ⅱ），平衡时 pO2＝　pSO2－pSO34　（用pSO3、pSO2表示）。在929 K时，p总＝84.6 kPa，pSO3 ＝35.7 kPa，则pSO2 ＝　46.26　kPa， Kp（Ⅱ）＝　46.262×2.6435.72　kPa （列出计算式）。
解析　（1）由反应（Ⅰ）可知平衡体系中pSO2＝pSO3，则由题图可知，660 K时，该反应的平衡总压p总＝2×1.5 kPa＝3.0 kPa。Kp（Ⅰ）＝pSO2·pSO3＝1.52（kPa）2＝2.25 （kPa）2。由题图可知，随反应温度升高pSO3逐渐增大，则Kp（Ⅰ）随反应温度升高而增大。（2）综合2FeSO4（s）⇌Fe2O3（s）＋SO2（g）＋SO3（g）（Ⅰ）、2SO3（g）⇌2SO2（g）＋O2（g）（Ⅱ）可知，平衡时的pSO2－pSO32为反应（Ⅱ）生成的SO2的分压，而反应（Ⅱ）中SO2和O2的化学计量数之比为2：1，故pO2＝12×pSO2－pSO32＝pSO2－pSO34。p总＝pSO3＋pSO2＋pO2＝35.7 kPa＋pSO2＋pSO2－35.7 kPa4＝84.6 kPa，则pSO2＝46.26 kPa，pO2＝2.64 kPa，Kp（Ⅱ）＝pSO22·pO2pSO32＝46.262×2.6435.72 kPa。
命题点3　联立不同反应的平衡常数计算某反应的平衡常数
5.[2021全国乙]McMorris测定和计算了在136～180 ℃范围内下列反应的平衡常数Kp：
2NO（g）＋2ICl（g）⇌2NOCl（g）＋I2（g）　Kp1
2NOCl（g）⇌2NO（g）＋Cl2（g）　Kp2
反应2ICl（g） Cl2（g）＋I2（g）的K＝　Kp1·Kp2　（用Kp1、Kp2表示）。
解析　结合题中信息可知Kp1＝p2（NOCl）·p（I2）p2（NO）·p2（ICl）、Kp2＝p2（NO）·p（Cl2）p2（NOCl），故反应2ICl（g） Cl2（g）＋I2（g） 的平衡常数K＝p（Cl2）·p（I2）p2（ICl）＝Kp1·Kp2。
6.[2023全国甲]已知下列反应的热化学方程式：
①3O2（g） 2O3（g）　K1　ΔH1＝285 kJ·mol－1
②2CH4（g）＋O2（g） 2CH3OH（l）　K2　ΔH2＝－329 kJ·mol－1
反应③CH4（g）＋O3（g） CH3OH（l）＋O2（g）的ΔH3＝　－307　kJ·mol－1，平衡常数K3＝　K2K1　（用K1、K2表示）。
解析　根据盖斯定律，反应③＝12×（②－①），则反应③的ΔH3＝12×（ΔH2－ΔH1）＝－307 kJ·mol－1，K3＝K2K1。
7.[2023湖南]室温下，①Cu＋在配体L的水溶液中形成[Cu（L）2]＋，其反应平衡常数为K；
②CuBr在水中的溶度积常数为Ksp。由此可知，CuBr在配体L的水溶液中溶解反应的平衡常数为　K×Ksp　（所有方程式中计量系数关系均为最简整数比）。
解析　已知Cu＋（aq）＋2L⇌[Cu（L）2]＋　K、CuBr（s）⇌Cu＋（aq）＋ Br－（aq）　Ksp，两反应相加可得：CuBr（s）＋2L⇌[Cu（L）2]＋＋Br－（aq），则其平衡常数为K×Ksp。
命题点4　用“三段式”法计算平衡常数
8.[恒容变压类][2021全国乙]氯铂酸钡（BaPtCl6）固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2，376.8 ℃时平衡常数K'p＝1.0×104 Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气（然后将支管封闭）。在376.8 ℃，碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则pICl＝　24.8　kPa，反应2ICl（g） Cl2（g）＋I2（g）的平衡常数K＝　100×（20.0×103－12.4×103）（24.8×103）2[或0.1×（20.0－12.4）24.82]　（列出计算式即可）。
解析　结合BaPtCl6（s）⇌BaCl2（s）＋Pt（s）＋2Cl2（g）可得376.8 ℃时K'p＝1.0×104 Pa2＝pCl22，则平衡时pCl2＝1.0×104 Pa＝1.0×102 Pa＝0.1 kPa。相同温度、相同容积下，气体物质的量之比等于压强之比，设平衡时I2减小的压强为x kPa，根据“三段式”法得
　　　　　　　　　I2（g）　＋　Cl2（g）⇌2ICl（g）
起始压强/kPa　　　20.0　　　　　　　　　　　0
转化压强/kPa　　　　x　　　　　　x　　　　　2x
平衡压强/kPa　　20.0－x　　　　　0.1　　　　2x
根据平衡时总压强为32.5 kPa得（20.0－x）＋0.1＋2x＝32.5，解得x＝12.4，则平衡时pICl＝12.4 kPa×2＝24.8 kPa。结合上述分析可知反应2ICl（g） I2（g） ＋Cl2（g）的平衡常数K＝pCl2·pI2pICl2＝100×（20.0×103－12.4×103）（24.8×103）2[或0.1×（20.0－12.4）24.82]。
9.[恒压类][2021辽宁]苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，发生如下反应：
Ⅰ.主反应：（g）＋3H2（g）⇌（g）　ΔH1＜0
Ⅱ.副反应：（g）⇌（g）　ΔH2＞0
恒压反应器中，按照n（H2）∶n（C6H6）＝4∶1投料，发生Ⅰ、Ⅱ反应。总压为p0，平衡时苯的转化率为α，环己烷的分压为p，则反应Ⅰ的Kp＝　p1－α5－3αp0×（4－3α5－3αp0）3　（列出计算式即可，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。
解析　设起始时加入的H2和C6H6的物质的量分别为4 mol和1 mol，结合平衡时苯的转化率为α，列“三段式”：
　　　　　反应Ⅰ：C6H6（g）＋3H2（g）⇌C6H12（g）
起始量/mol　　　　　　1　　　　4　　　　　0
转化量/mol　　　　　　α　　　　3α　　　　　α
平衡量/mol　　　　　1－α　　　4－3α　　　　α
由于反应Ⅱ为气体总物质的量不变的反应，故平衡体系中气体的总物质的量为（5－3α） mol，则反应Ⅰ的Kp＝p（C6H12）p（C6H6）·p3（H2）＝p1－α5－3αp0×（4－3α5－3αp0）3。
10.[恒压充入“惰性”气体类]（1）[全国Ⅰ高考改编]已知SO2（g）＋12O2（g）钒催化剂SO3（g）　ΔH＝－98 kJ·mol－1。将组成（物质的量分数）为2m％SO2（g）、m％O2（g）和q％N2（g）的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为α，则SO3压强为　2mα100－mαp　，平衡常数Kp＝　α（1－α）1.5（m100－mαp）0.5　（以分压表示，分压＝总压×物质的量分数）。
（2）[2022全国乙改编]已知2H2S（g） S2（g）＋2H2（g）　ΔH＝＋170 kJ·mol－1。在 1 470 K、100 kPa反应条件下，将n（H2S） ∶n（Ar）＝1∶4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为　50％　，平衡常数Kp＝　4.76　kPa。
解析　（1）设通入的SO2、O2和N2的物质的量共100 mol，利用“三段式”法进行计算：
　　　　　　SO2（g）＋12O2（g）钒催化剂SO3（g）　N2
起始量/mol　　　2m　　　　m　　　　　　0　　　q
转化量/mol　　　2mα　　　mα　　　　　2mα　　　0
平衡量/mol　　　2m－2mα　　m－mα　　2mα　　　q
平衡时气体的总物质的量为（3m＋q－mα） mol，则p（SO2）＝p（2m－2mα）3m＋q－mα，p（O2）＝p（m－mα）3m＋q－mα，p（SO3）＝2mαp3m＋q－mα，因 3m＋q＝100，Kp＝p（SO3）p（SO2）·p12（O2），代入计算得Kp＝α（1－α）1.5（m100－mαp）0.5。
（2）由反应可知，H2S～H2，平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，则H2S平衡转化率为50％。设起始时n（H2S）＝1 mol，列“三段式”如下：
　　　　　　　2H2S（g） S2（g）＋2H2（g）　　Ar
起始量/mol　　　1　　　　　　　0　　　0　　　　　4
转化量/mol 　　0.5　　　　　　　0.25　　0.5　　　　0
平衡量/mol　　0.5　　　　　　　0.25　　0.5　　　　4
平衡时H2S、S2、H2的物质的量分数分别为110.5、121、110.5，则Kp＝p（S2）·p2（H2）p2（H2S）＝p（S2）＝121×100 kPa≈4.76 kPa。
技巧点拨
含“惰性”组分时压强平衡常数的计算模型
往反应器中通入一定量A（g）、B（g）和D（g）（“惰性”气体）的混合气体，发生反应mA（g）＋nB（g）⇌qC（g），反应达到平衡时，体系的总压强为p，计算压强平衡常数Kp（以分压表示，分压＝总压×物质的量分数）。
Kp＝pq（C）pm（A）·pn（B）＝[p×n（C）n总]q[p×n（A）n总]m·[p×n（B）n总]n ＝[p×n（C）n（A）＋n（B）＋n（C）＋n（D）]q[p×n（A）n（A）＋n（B）＋n（C）＋n（D）]m·[p×n（B）n（A）＋n（B）＋n（C）＋n（D）]n
[恒容：p总（起始）p总（平衡）＝n总（起始）n总（平衡）；恒压：p总（平衡）＝p（外压）]
求Kp的思维框架

注意“惰性”组分不参与反应，但参与分压，如第10题第（1）问中“q％ N2（g）”可看作“惰性”组分。
命题点5　速率常数与平衡常数的关系应用
11.[2021海南]溶于水的CO2只有部分转化为H2CO3（aq），大部分以水合CO2的形式存在，水合CO2可用CO2（aq）表示。已知25 ℃时，H2CO3（aq）⇌CO2（aq）＋H2O（l）的平衡常数K＝600，正反应的速率可表示为v（H2CO3）＝k1·c（H2CO3），逆反应的速率可表示为v（CO2）＝k2·c（CO2），则k2＝　k1600　（用含k1的代数式表示）。
解析　反应达平衡时，K＝c（CO2）c（H2CO3）＝600，且正、逆反应速率相等，即k1c（H2CO3）＝k2c（CO2），故k2＝k1c（H2CO3）c（CO2）＝k1600。
考点2　平衡常数的应用

平衡常数的应用
1.根据平衡常数计算某物质的浓度。
2.判断可逆反应进行的程度。温度一定时，K越大，说明正反应进行的程度越大，反应物的平衡转化率越大；反之，反应物的平衡转化率越小。
3.判断反应是否达到平衡或反应进行的方向。对于化学反应aA（g）＋bB（g）⇌cC（g）＋dD（g）的任意状态，浓度商Qc＝cc（C）·cd（D）ca（A）·cb（B）。Qc＜K，反应向正反应方向进行；Qc＝K，反应处于平衡状态；Qc＞K，反应向逆反应方向进行。
4.判断反应的热效应。

命题点1　用平衡常数求某物质浓度
1.[2021河北改编]雨水中含有来自大气的CO2，溶于水中的CO2进一步和水反应，发生电离：
①CO2（g）⇌CO2（aq）
②CO2（aq）＋H2O（l）⇌H＋（aq）＋HCO3－（aq）
25 ℃时，反应②的平衡常数为K。
溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比（分压＝总压×物质的量分数），比例系数为y mol·L－1·kPa－1，当大气压强为p kPa，大气中CO2（g）的物质的量分数为x时，溶液中CO2的浓度为　pxy　mol·L－1，H＋的浓度为　Kw＋K·pxy　mol·L－1（写出表达式，考虑水的电离，忽略HCO3－的电离）。
解析　由题意知，大气中CO2的分压为p kPa·x，根据c（CO2）p（CO2）＝y mol·L－1·kPa－1，知c（CO2）＝pxy mol·L－1，结合电荷守恒c（H＋）＝c（OH－）＋c（HCO3－）和K＝c（H＋）·c（HCO3－）c（CO2），得c2（H＋）＝c（OH－）·c（H＋）＋c（HCO3－）·c（H＋）＝Kw＋K·c（CO2），故c（H＋）＝Kw＋K·pxy mol·L－1。
2.[2021浙江改编]在一定温度下，氯气溶于水的过程及其平衡常数为：
Cl2（g）⇌Cl2（aq）　K1＝c（Cl2）/p
Cl2（aq）＋H2O（l）⇌H＋（aq）＋Cl－（aq）＋HClO（aq）　K2
其中p为Cl2（g）的平衡压强，c（Cl2）为Cl2在水溶液中的平衡浓度。
（1）平衡常数K2的表达式为K2＝　c（H＋）·c（Cl－）·c（HClO）c（Cl2）　。
（2）Cl2在水溶液中的平衡浓度为　K1p　。
（3）氯气在水中的溶解度（以物质的量浓度表示）为c，则c＝　K1p＋（K1K2p）13　。（用平衡压强p和上述平衡常数表示，忽略HClO的电离，Cl2的溶解度＝Cl2在水溶液中的平衡浓度＋Cl2与水反应消耗的浓度）
解析　（1）由平衡常数的定义知，K2＝c（H＋）·c（Cl－）·c（HClO）c（Cl2）。（2）由题中K1＝c（Cl2）/p可得，Cl2在水溶液中的平衡浓度为K1p。（3）设与水反应消耗的Cl2浓度为c1，则反应生成的c（H＋）＝c（Cl－）＝c（HClO）＝c1 ，K2＝c13c（Cl2），c13＝ c（Cl2）×K2＝K1p×K2，c1＝3K1K2p，Cl2的溶解度c＝Cl2在水溶液中的平衡浓度＋Cl2与水反应消耗的浓度＝c（Cl2）＋c1＝K1p＋3K1K2p。
命题点2　用平衡常数判断反应进行的方向
3.[北京高考改编]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，反应逆向进行的可能性最大的是（　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
（注：1 mmol·L－1＝10－3 mol·L－1）
解析　本题没有给出平衡时c（H2），无法计算该温度下的平衡常数，则无法通过比较K和Qc的大小来判断反应进行的方向，但可比较4组实验中Qc的大小关系，Qc越大，则反应逆向进行的可能性越大。A项，Qc＝1.0021.00×1.00＝1，B项，Qc＝1.5620.22×0.22≈50.28，C项，Qc＝4.0020.44×0.44≈82.64，D项，Qc＝1.5620.11×0.44≈50.28，C项Qc最大，反应逆向进行的可能性最大，故选C。
4.[2021重庆改编]已知常温下，反应Ⅰ：CuSO4·3H2O（s）⇌CuSO4·H2O（s）＋2H2O（g）的平衡压强p（H2O）＝747 Pa；反应Ⅱ：CuSO4·H2O（s）⇌CuSO4（s）＋H2O（g）的平衡压强p（H2O）＝107 Pa。
25 ℃时为了保持CuSO4·H2O晶体纯度，可将其存放在盛有大量Na2CO3·H2O晶体[平衡压强p（H2O）＝706 Pa]的密闭容器中，简述其理由　25 ℃时Na2CO3·H2O晶体中水蒸气的平衡压强（706 Pa）大于反应Ⅱ的平衡压强（107 Pa），使反应Ⅱ的平衡逆向移动；小于反应Ⅰ的平衡压强（747 Pa），使反应Ⅰ的平衡正向移动，则可保持CuSO4·H2O晶体纯度（也可计算Qc与 K1、K2的关系，对比说明）　。
命题点3　用平衡常数判断反应的热效应
5.[2022海南]已知：CO2（g）＋4H2（g）催化剂 2H2O（g）＋CH4（g）的平衡常数（K）与反应温度（t）之间的关系如图1所示。

图1
若反应为基元反应，且反应的ΔH与活化能（Ea）的关系为｜ΔH｜＞Ea。补充完成该反应过程的能量变化示意图（图2）。

图2
（生成物的能量在0～a之间即可）　
解析　由题图1可知，该反应的平衡常数随反应温度的升高而减小，故该反应是放热反应，其生成物的能量低于反应物的能量，｜ΔH｜＞Ea，则生成物的能量小于a，但不能为0。
6.[2021广东]设Kpr为相对压力平衡常数，反应a、c、e的ln Kpr随1T（温度的倒数）的变化如图所示。

反应a、c、e中，属于吸热反应的有　ac　（填字母）。
解析　根据题图，随着1T增大，反应a、c的ln Kpr减小，则Kpr减小，说明平衡逆向移动，根据化学平衡移动原理，降温时平衡向放热反应方向移动，知反应a、c的逆反应均为放热反应，则反应a、c的正反应均为吸热反应。
考点3　平衡转化率与非平衡转化率

对于不可逆反应，相同时间内反应物的转化率随反应速率的增大而增大。对于可逆反应，转化率分为非平衡转化率和平衡转化率，非平衡转化率随反应速率的增大而增大，平衡转化率的变化符合勒夏特列原理，具体变化规律如表所示：
条件
可逆反应特点
平衡移动方向
平衡转化率变化
升温（降温）
正反应吸热
正向（逆向）
增大（减小）
正反应放热
逆向（正向）
减小（增大）
通过改变容器体积增大压强（减小压强）
正反应气体分子数增加
逆向（正向）
减小（增大）
正反应气体分子数减小
正向（逆向）
增大（减小）
气体分子数不变
不移动
不变
催化剂
—
不移动
不变
增加某反应物浓度（反应物多种）
—
正向
该反应物平衡转化率减小，其他反应物平衡转化率增大

命题点1　平衡转化率的影响因素和计算
1.[全国Ⅱ高考改编]环戊二烯（）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：
某温度下，等物质的量的碘和环戊烯（）在刚性容器内发生反应（g）＋I2（g）⇌（g）＋2HI（g）　ΔH＞0，起始总压为105 Pa，平衡时总压增加了20％，环戊烯的转化率为　40％　，该反应的平衡常数Kp＝　3.56×104　Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有　BD　（填标号）。
A.通入稀有气体 B.提高温度
C.增加环戊烯浓度 D.增加碘浓度
解析　设容器中起始加入I2（g）和环戊烯的物质的量均为1 mol，平衡时转化的环戊烯的物质的量为x mol，由“三段式”法得：
　　　　　　（g）　＋I2（g）⇌（g）＋2HI（g）
起始量/mol　　1　　　　　 1　　　　0　　　　0
转化量/mol　　x　　　　　x　　　　x　　　　　2x
平衡量/mol　　1－x　　　1－x　　　x　　　 　　2x
根据平衡时总压强增加了20％，且恒温恒容时，压强之比等于气体物质的量之比，得1+1（1－x）＋（1－x）＋x+2x＝11.2，解得x＝0.4，则环戊烯的转化率为40％。平衡时（g）、I2（g）、（g）、HI（g）的分压分别为p总4、p总4、p总6、p总3，则Kp＝p总6×（p总3）2p总4×p总4＝827p总，根据p总＝1.2×105 Pa，可得Kp＝827×1.2×105 Pa≈3.56×104 Pa。由刚性容器（恒容），可知通入稀有气体时各反应物及产物浓度不变，化学平衡不移动，A项不符合题意；该反应为吸热反应，提高温度，平衡正向移动，可提高环戊烯的平衡转化率，B项符合题意；增加环戊烯浓度，能提高I2（g）的平衡转化率，但环戊烯的平衡转化率降低，C项不符合题意；增加I2（g）的浓度，化学平衡正向移动，能提高环戊烯的平衡转化率，D项符合题意。
2.[全国Ⅰ高考]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2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。
（1）H2S的平衡转化率α1＝　2.5　％，反应平衡常数K＝　2.8×10－3　。
（2）在620 K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率α2　＞　α1，该反应的ΔH　＞　0。（填“＞”“＜”或“＝”）
（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　B　（填标号）。
A.H2S B.CO2
C.COS D.N2
解析　（1）该反应是气体分子数不变的反应，平衡时n（H2O）＝0.02×0.50 mol＝0.01 mol。
　　　　　 H2S（g）＋CO2（g）⇌COS（g）＋H2O（g）
起始量/mol 　　0.40　　0.10　　　　0　　　　　0
转化量/mol 　　0.01　　0.01　　　　0.01　　　　0.01
平衡量/mol 　　0.39　　0.09　　　　0.01　　　　0.01
H2S的平衡转化率α1＝0.010.40×100％＝2.5％。对于气体分子数不变的反应，可直接用物质的量替代浓度计算平衡常数：K＝c（COS）·c（H2O）c（H2S）·c（CO2）＝n（COS）·n（H2O）n（H2S）·n（CO2）＝0.01×0.010.39×0.09≈2.8×10－3。（2）总物质的量不变，H2O的物质的量分数增大，说明平衡正向移动，H2S的转化率增大，即升高温度，平衡向正反应方向移动，故正反应是吸热反应。（3）平衡之后，再充入H2S，则CO2的转化率增大，H2S的转化率减小，A项错误；充入CO2，平衡正向移动，H2S的转化率增大，B项正确；充入COS，平衡逆向移动，H2S的转化率减小，C项错误；充入N2，无论体积是否变化，对于气体分子数不变的反应，平衡不移动，H2S的转化率不变，D项错误。
3.（1）[2023全国甲]电喷雾电离等方法得到的M＋（Fe＋、Co＋、Ni＋等）与O3反应可得MO＋。MO＋与CH4反应能高选择性地生成甲醇。分别在300 K和310 K下（其他反应条件相同）进行反应MO＋＋CH4 M＋＋CH3OH，结果如图所示。图中300 K的曲线是　b　（填“a”或“b”）。300 K、 60 s时MO＋的转化率为　1－10－0.11×100％　（列出算式）。

（2）[2023湖南改编]在某温度、100 kPa下，向反应器中充入1 mol气态乙苯发生反应C6H5C2H5（g）⇌C6H5CH CH2（g）＋H2（g）　ΔH，其平衡转化率为50％，欲将平衡转化率提高至75％，需要向反应器中充入　5　mol水蒸气作为稀释气（计算时忽略副反应）。
解析　（1）由原子守恒知，c（MO＋）＋c（M＋）为定值，随反应的进行，MO＋减少，c（MO＋）c（MO＋）＋c（M＋）减小，温度越高，反应速率越快，反应相同时间时，对应的－lg [c（MO＋）c（MO＋）＋c（M＋）]越大，故曲线b表示300 K时的曲线。设起始时c（MO＋）＝1 mol·L－1，则反应过程中c（MO＋）＋c（M＋）始终为1 mol·L－1，300 K、60 s时－lg [c（MO＋）c（MO＋）＋c（M＋）]＝0.1，即c（MO＋）c（MO＋）＋c（M＋）＝10－0.1，则此时c（MO＋）＝10－0.1mol·L－1，MO＋的转化率为1－10－0.11×100％。（2）乙苯的平衡转化率为50％时，由题中信息可得：
　　　C6H5C2H5（g）⇌C6H5CH CH2（g）＋H2（g）
起始量　1 mol　　　 　　　0　　　　　　　　　0
转化量　 0.5 mol　 　　　　0.5 mol　　　　　0.5 mol
平衡量　 0.5 mol　　　　　0.5 mol　　　　　0.5 mol
平衡分压 1003 kPa　　　　　1003 kPa　　　　　1003 kPa
则压强平衡常数Kp＝p（苯乙烯）·p（H2）p（乙苯） ＝1003 kPa。设充入 x mol水蒸气时乙苯平衡转化率提高到75％，则：
　　　C6H5C2H5（g）⇌C6H5CH CH2（g）＋H2（g）　
起始量　 1 mol　　　　　0　　　　　　　　　　0
转化量 0.75 mol　　　　0.75 mol　　　　　　0.75 mol
平衡量 0.25 mol　　　　0.75 mol　　　　　　0.75 mol
平衡分压 251.75+x kPa　　751.75+x kPa　　　　　　751.75+x kPa
温度不变，平衡常数不变，则压强平衡常数Kp＝p（苯乙烯）·p（H2）p（乙苯） ＝2251.75+x kPa ＝1003 kPa，解得x＝5。
命题点2　非平衡转化率的判断
4.乙苯催化脱氢生产苯乙烯的反应为 。
（1）t ℃下，将1 mol乙苯加入体积为1 L的密闭容器中，发生上述反应。反应时间与容器内气体总物质的量、总压强的数据如表所示。
时间/min
0
10
20
30
40
总物质的量/mol
1
n1
n2
n3
n4
总压强/kPa
100
125
135
140
140
①n4＝　1.4　，平衡时乙苯的转化率为　40％　。
②t ℃下该反应的平衡常数Kp＝　26.7　kPa。（Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数）
（2）实际生产时反应在常压下进行，且向乙苯蒸气中掺入水蒸气。测得温度和投料比M[M＝n（H2O）/n（乙苯）]对乙苯平衡转化率的影响如图1所示。

图1
①图1中A、B、C三点对应平衡常数的大小顺序为　KA＞KB＝KC　。
②图1中投料比（MA、MB、MC）的大小顺序为　MA＞MB＞MC　，理由是　该反应是气体分子数增大的反应，恒压下充入水蒸气，相当于减压，平衡正向移动，水蒸气的量越大，即M越大，平衡正向移动的程度越大，乙苯的平衡转化率越大　。
（3）其他条件相同，在甲、乙两种催化剂的作用下，乙苯转化率与温度的关系如图2所示。在甲催化剂的作用下，图2中N点处（对应温度为320 ℃）乙苯的转化率　一定不是　（填“可能是”“一定是”或“一定不是”）该温度下的平衡转化率，原因为　N点处乙苯的转化率小于相同温度下乙催化剂催化下的乙苯转化率，且催化剂不影响平衡转化率　。高于320 ℃时，乙苯的转化率降低的原因可能是　催化剂活性降低　。

图2
解析　（1）①由题表数据可知30 min时反应已经达到平衡，平衡总压强为140 kPa，设达到平衡时乙苯的转化量为x mol，列“三段式”进行计算：

起始量/mol　　　1　　　　　　　　0　　　　　　　　0
转化量/mol　　　x　　　　　　　　x　　　　　　　　x
平衡量/mol　　1－x　　　　　　　x　　　　　　　　x
恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比，则140100＝1－x＋x＋x1，解得x＝0.4，则平衡时的总物质的量为1.4 mol，平衡时乙苯的转化率为x1×100％＝0.41×100％＝40％。②Kp＝p（苯乙烯）·p（H2）p（乙苯）＝0.41.4×140 kPa×0.41.4×140 kPa0.61.4×140 kPa≈26.7 kPa。（2）①由题图1可知，温度升高乙苯的平衡转化率增大，则升温时平衡正向移动，正反应为吸热反应，升温K增大，且K只受温度影响，温度不变，K不变，因此A、B、C三点对应平衡常数的大小顺序为KA＞KB＝KC。②反应在常压下进行，可视为恒压条件下的反应，水蒸气相对于题给反应为“惰性”组分，充入水蒸气，相当于减压，而该反应为气体分子数增大的反应，减小压强平衡正向移动，可提高乙苯的转化率，因此转化率大的投料比大，即MA＞MB＞MC。（3）相同条件下甲催化剂和乙催化剂对应的平衡转化率应该相同，而题图2中320 ℃时甲催化剂和乙催化剂对应的转化率不同，且甲催化剂对应的转化率低，说明N点时乙苯的转化率一定不是平衡转化率。温度过高时会使催化剂失去活性，导致反应速率以及反应的选择性等降低，则单位时间内反应物的转化率降低。

1.[海南高考] 反应C2H6（g） C2H4（g）＋H2（g）　ΔH＞0在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施中，不能提高乙烷平衡转化率的是（　D　）
A.增大容器容积
B.升高反应温度
C.分离出部分氢气
D.等容下通入惰性气体
解析　增大容器容积相当于减小压强，平衡向气体分子数增大的方向移动，即平衡正向移动，乙烷的平衡转化率增大，A项不符合题意；该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，乙烷的平衡转化率增大，B项不符合题意；分离出部分氢气，平衡正向移动，乙烷的平衡转化率增大，C项不符合题意；等容下通入惰性气体，原平衡体系中各组分的浓度不变，因此平衡不移动，乙烷的平衡转化率不变，D项符合题意。
2.[202