第1课时 化学平衡状态化学平衡常数（学生用书）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修第一册（人教版2019）

第二章化学反应速率与化学平衡 A.向容器中充入氩气，反应速率加快 B.加入少量W,逆反应速率不变 1① C.升高温度，正反应速率增大，逆反应速率 减小 D.将容器的容积压缩，可增大单位体积内活化 分子的百分数，有效碰撞次数增大 4.(综合应用)已知可逆反应A2(g)十B(g)一 2AB(g)的能量变化如图所示，则下列叙述中 不正确的是 30 50 60 t/min 能t/k/aol 分组 温度/℃ pH c(Mn+)/mol·L. ① 60 ≈7 0.00002 ② 60 12 0 ③ 60 13 0 2 mol AB(g) ④ 60 11 0.00002 ⑤ 70 13 0 I mol A.ig)+l mol B.g) 下列说法不正确的是 反应过程 A.实验①、④说明中性条件下，少量Mn+对 A.该反应的活化能为akJ/mol HO,分解的影响不大 B.该反应的逆反应的话化能为bkJ/mol B.实验②、③说明其他条件相同时，溶液碱性 越强，HO2分解速率越大 C.该反应的△H=(a一b)kJ/mol C.实验③、⑤说明温度升高可以增大HO分 D.使用催化剂，a的数值减小，△H也减小 解速率 5.(反应速率的影响因素)实验探究HO分解 D.实验④反应0~40min时的化学反应的平 速率影响因素。HO,浓度在不同条件下随时 均速率为0.0225mol·L-1·min 间变化的曲线如图所示。实验分组及反应条 友情提示完成P课时作业（五）、Ps阶段重 件分别为： 点突破练（二） 第二节 化学平衡 第1课时 化学平衡状态 化学平衡常数 答案解析Pm 目标导航 知识导图] [课程标准] 研笼利发：道反应 化 根木术特徘：红s 1.认识到化学反应是有一定限度的，并能多角度，动 态地分析可逆反应达到平衡状态时的各种表现。 忠这过程 出体表现：各分浓 度成威吊怀母不变 2.能建立化学平衡“逆、等、动、定，变”的认知模型，并 影响闪数 物质平药浓度 利用模型解决有关化学平衡的实际问题。 3.认识到化学平衡常数是表征反应限度的物理量，知 意义 化学平衡常效 半转化中 道化学平衡常数的含义，能书写平衡常数表达式 相计算 衡状态分析 并能进行简单计算。 ·33· 化学选择性必修1课堂学案 (2)化学平衡状态 课前·教材颅案 化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应， 川知识点1化学平衡 正，逆反应的速率团 ,反应物和生成物 L.可逆反应 的浓度均☒ ,即体系的组成不随时 在回 下，既能向正反应方向进行， 间而四 ,这表明反应中可 ☑ 又能向逆反应方向进行的反应，叫作 达到了“限度”，这时状态被称为化学平衡状 可逆反应。书写可逆反应的化学方程式时，不 态，简称匈 用“一”，用“、—一”。 (3)化学平衡的特征 2.化学平衡的建立 道一初究对象为园 (1)在一定条件下的容积不变的密闭容器中进 等一山、逆化学发应速*相等，即园逆) 行反应，根据图示填写表格： 动一化学平衡是网平街，即l-逆)因0 反应方 N.+3H, 高温.高压2NH 定一半衡花合物，各组分的百分含单保持函 程式 催化剂 变一外界条件政变，化学平衡状态可能发生改变 物质浓 川知识点2|化学平衡常数 1I, 度变化 1.浓度商和化学平衡常数 图示 NH (1)浓度商 时间 对于一般的可逆反应mA(g）十B(g)一 物理量 N、H浓度 NH浓度 健 C(g)+qD(g),在任意时刻的@ 开始时 ☒ 5 G 称为浓度商，常用网 表示。 进行中 团 回 四 (2)化学平衡常数 平衡时 四 图 14 ①当反应在一定温度下达到化学平衡时， 反应方 2NH, 高温、高压 eN.+3H 程式 催化剂 cB.c(CcD之间有8：0 K,其中K是 称为化学平衡常数， 物质浓 1 度变化 H 简称4@ 图示 ②K是表明化学反应团 的一个特征 时 值。当反应中有关物质的浓度商网 物理量 N2、H浓度 NH浓度 平衡常数时，表明反应达到限度，即达到化学 开始时 國 团 國 平衡状态 进行中 回 四 团 网 2.化学平衡常数的意义 平衡时 国 ④ 国 國 通常，K越大，说明平衡体系中生成物所占的比 例越国 ,正反应进行的程度越国 i v-t图 L)) 化学平布 即该反应进行得越圆 ,平衡时反应物 的转化率越国 :反之，K越小，该反应进 ·34 第二章化学反应速率与化学平衡 行得越回 ,平衡时反应物的转化率越 谍堂·深度拓展川 图 。一般来说，当K>四 时，该 反应就进行得基本完全了。 川探究点1化学平衡状态及其判断 3.化学平衡常数的影响因素 1互动探究 通常情况下只受@ 影响。 1自主测评 反应条 在体积固定的密闭容器中进行可逆反应 件和可 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 逆反应 2NO.(g)=2NOKg)+0 (g)H.(g)+1 (g)-2HI(g) (1)既能向正方向进行又能向逆方向进行的反 ①同一物质正反应速率等于逆反应速率 应均是可逆反应。 ( ②混合气体的颜色不再改变 (2)在已达到平衡的可逆反应2S02+O,一 物理量 混合气体的密度不再改变 2S03中，充入“O2一段时间后，O只存在于 ④①混合气体的压强不再改变 S02和SO3中 ③混合气体的平均相对分子质量不再改变 (3)化学平衡常数只受温度的影响，与反应物 能够判 或生成物的浓度无关。 ( 断反应 (4)对于反应C(s)+HO(g)一CO(g)+ 处于化 学平衡 H2(g),其平衡常数的表达式K= 状态的 c(CO)·c(H2) c(C)·c(HO) ( 标志 (5)温度一定，对于给定的化学反应，正、逆反 深度拓展 应的平衡常数互为倒数。 ( 1.可逆反应的特征—“二同一不能” (6)N+3H一2NH和号N+多H一 (1)正反应和逆反应在同一个条件下进行：否 NH的平衡常数表达式相同。 则，是非可逆反应。 (2)正，逆反应同时进行，即进行的时间、地点 名师提醒 是相同的，反应物和生成物共存。 (1)可逆反应是指在相同条件下，正反应和逆 (3)无论一种反应物的投入量有多大，其他反 反应同时进行的反应。 应物都不能反应完全。即反应物不可能全部 (2)达到化学平衡的反应，宏观物理量（颜色、 转化成生成物，即任何一种反应物的转化率均 浓度、总压强等)不再改变，但是反应仍然继 小于100%。 续进行，只是va=ve≠0。 2.极端假设法确定可逆反应平衡时各物质浓度 (3)固体或液体纯物质一般不列入浓度商和 的范围 平衡常数的计算。 在密闭容器中进行反应，在一定条件下，反应 (4)平衡常数表达式与化学方程式的书写方 达到平衡。可根据极端假设法判断，假设反应 式有关。若反应方向改变、化学计量数等倍 正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大 扩大或缩小，化学平衡常数都会相应改变。 值和最小值，从而确定它们的浓度范围。 ·35 化学选择性必修1课堂学案 【例题1】密闭容器中发生可逆反应：X(g)十 条件 达到平衡的标志 Y2(g)一2Z(g)。已知起始时X2、Y2、Z各 同一物质 生成速率等于消耗速率 物质的浓度分别为0.1mol·L.0.3mol· 化学反应速率之比等于化 L1、0.2mol·L1,反应在一定条件下达到 不同物质 学计量数之比，且表示不 同方向（即“一正一逆”） 平衡时，各物质的物质的量浓度不可能是 各组成成分的质量、物质 各物质的物 的量、分子数，物质的量浓 理量 A.c(Z)=0.3mol·L- 度保持不变 B.c(Y2)=0.35mol·L 各组成成分的质量分数、 各物质的 C.c(X2)=0.15mol·L. 物质的量分数、气体的体 含量 积分数保持不变 D.c(Z)=0.4mol·L 气体的总物 m十≠p十g时，气体的总 思维导引： 质的量 物质的量一定 分有，的洛淘修是 这6生成湖配 可变量达 恒容条件下 格化骨子步生成妇Y 不变 m十≠p十g时，总压强一定 的压强 【变式1】在一密闭容器中进行反应2S)(g)+ 恒压条件下 气体的密度 m十≠p十g时0一晋一定 O2(g)一2SO,(g),已知反应过程中某一时 刻S)2、O2、S),的浓度分别为0.2mol· 混合气体的 平均相对分 当m十时p十g时，M=只 L-1、0.1mol·L、0.2mol·L,当反应达 子质量(M) 一定 到平衡时，可能存在的数据是 有颜色变化 A.S)为0.4mol·L1,O2为0.2mol·L 气体的颜色不再变化 的反应 B.S02为0.25mol·L1 【例题2】可逆反应2NO,(g)一2NO(g)+ C.S02、S0均为0.15mol·L. O2(g)在恒容的密闭容器中进行，达到平衡状 D.SO为0.4mol·L 态的标志是 () 3.判断平衡状态的方法一“逆向相等，变量不变” ①单位时间内生成n mol O的同时生成 (1)“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应 2n mol NO 速率，一个是逆反应速率，且经过换算后，同一 ②单位时间内生成n mol O的同时生成 种物质的减少速率和生成速率相等。 2n mol NO (2)“变量不变”：如果一个量是随反应进行而 ③用NO、NO、O2表示的反应速率之比为 改变的，当不变时为平衡状态：一个随反应的 2:2:1的状态 进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 的判断依据。以反应mA(g)十nB(g) ⑤混合气体的密度不再改变的状态 C(g)十gD(g)为例： ⑥混合气体的压强不再改变的状态 ·36· 第二章化学反应速率与化学平衡 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的 I深度拓展川 状态 1.使用化学平衡常数应把握的技巧 A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦ (1)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或 C.①③④⑤ D.全部 生成物的浓度、压强均无关。 思维导引： (2)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常 反应特点·恒容，反应前后气体系数和不等 数，与反应方程式的计量系数大小有关 u 例如：N2(g)十3H2(g)一2NH(g),其平衡常 等→分析①②③，①达平衡 数为 K- c(NH) (H)·c(N2) =a; 定→分析④⑤⑥⑦，④⑥⑦达平衡 2NH(g)一3H(g)十N2(g),其平衡常数为 【变式2】氨基甲酸铵(NHCO2NH,)是合成尿素 的一种中间产物。已知某温度下，往一恒容密 K'=cN)、cH)=1; (NH) a 闭容器中加人a mol NH.CO.NH(s),反应 NH CO.NH (s)-CO(NH):(s)+H2O(g). 2N,(g)+2H(g)一NH(g),其平衡常 在45min时达到平衡。可判断该可逆反应达 数为 到化学平衡状态的标志是 K" c(NH) e(N2)·c(H) =a。 A.氨基甲酸铵的消耗速率不再发生变化 2.化学平衡常数的应用 B.气体的体积分数不再改变 (1)判断反应进行的程度 C.气体的平均摩尔质量不再改变 K值越大，反应进行得越完全，反应物转化率 D.气体的密度不再改变 越大：反之，反应越不完全，转化率越小 川川探究点2化学平衡常数的理解与应用 (2)判断反应的热效应 互动探究 人值增大 :反城为吸热反减 升高温度 2.可逆反应C(s)+HO(g)CO(g)+H2(g) 太消诚小 反城为放热反城 的平衡常数表达式是什么？若保持其他条件 K位单人 反成为放热反减 降低温以 不变，升高温度，K值增大，该反应是吸热反应 K流减小 正反城为吸热反风 还是放热反应？ (3)计算转化率 依据起始浓度（或平衡浓度）和平衡常数可以 计算平衡浓度（或起始浓度），从而计算反应物 的转化率。 (4)判断平衡移动方向 利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓 度、压强对化学平衡移动的影响。 ·37· 化学选择性必修1课堂学案 对于可逆反应mA(g)十B(g)一C(g)十 川川探究点3有关化学平衡常数的计算 qD(g),在任意状态下，生成物的浓度和反应物 互动探究 的浓度之间的关系都可用Q=(C9:(D) m(A)·"(B) 3.一定温度下，在体积为1L的恒容密闭容器中 表示，则： 放入1molN和3molH,发生反应：N(g)十 3H(g)=2NH(g)△H=-92.4kJ· 当Q=K时，反应处于平衡状态，：=噬： mo。平衡时反应放出热量akJ。试计算： 当QK时，反应向正反应方向进行，>噬： (1)反应物N2的转化率： 当Q>K时，反应向逆反应方向进行，<。 (2)化学平衡常数的计算式。 【例题3】某温度下，可逆反应：mA(?)十B(s) C(g)十gD(g)的化学平衡常数为K,下 列说法正确的是 A.K=(C)(D) c(A)e(B) B.反应平衡后再加人A,平衡正向移动，K值 增大 深度拓展 C.K越小，达到平衡时所需的时间就越短 1.计算模型一三段式法 D.K越大，达到平衡时反应正向进行的程度 aA(g)+bgcC(g)+dD(g) 越大 c(初)(mol·L1) 名 0 0 思维导引：结合化学方程式写出相应的化学 △c(mol·L1) 平衡常数表达式，并理解化学平衡常数的 意义。 c(平)(molL)M-xn:-x二z 4"1 【变式3】可逆反应2S)(g)+O(g)→2S0(g), 2.解答思路 三步骤 巧设未知数 具体邀日要其体分析，灵设立未知 某温度下的平衡常数为K(K≠1)，反应热为 数.一般设某物质的转化量为x △H。保持温度不变，将方程式的书写作如下 根反应物、生成物及变化量三者之 改变，则△H和K的相应变化为 ( 确定二个址 问的关系，代入木知数确定平衡体系 中各物质的起始情、变化量、平衡量 A.写成4S0,(g)+2O2(g)一4S0方(g), 明确了“始”“变”“平”一个量的具 △H、K均扩大了一倍 鲜腿设创题 体数值，华根相应关系求平衡和时某 成分的张皮、反应物转化等 B.写成4SO(g)+2O2(g)=4SO(g),△H 3.基本计算关系 扩大了一倍，K保持不变 (1)各物质的物质的量浓度变化之比=物质的 C.写成2SO3(g)=2SO2(g)+O2(g),△H、 量变化之比=化学计量数之比。 K变为原来的相反数 (初×100% (2)反应物的转化率= D.写成2S0,(g)=2S)2(g)+O(g),△H 变为原来的相反数，K变为原来的倒数 n物×100%. ·38 第二章化学反应速率与化学平衡 (3)生成物的产率= 该物质的实际生成量×100%。 思维导引：平衡时(H2)的物质的量→各种 该物质的理论生成量 物质转化的物质的量→确定平衡时其他物质 (4)平衡时某气体组分的体积分数=该气体组 的物质的量→代入计算式进行计算。 分的物质的量分数=n(该气体)×100%。 n(总) 【变式4】t℃时，在体积为2L的密闭容器中（容 【例题4】在一定温度下的密闭容器中，加入1mol 积不变)通入3molA和1molB,发生反应 CO和1 mol H2O发生反应CO(g)+HO(g) 3A(g)十B(g)一xC(g):经过2min的时间 一CO(g)十H(g),达到平衡时测得n(H2) 该反应达到平衡状态（假设温度不变），剩余 为0.5mol。求： 的B的物质的量为0.8mol并测得C的浓度 (1)该温度下的平衡常数： 为0.4mol·L1。 (2)C0的转化率。 请回答下列问题： (1)整个反应过程中，B的平均反应速率为 (2)x= ,平衡常数K= 微专题突破2分压与平衡常数>》 答案解析P 【例题】(2023·全国乙)（节选）(1)将FeS)置入 (2)提高温度，上述容器中进一步发生反应2S0)(g) 抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应： 一2S0(g)+O(g)(),平衡时= 2FeS)(s)=Fe(O)(s)+S)(g)十S)(g)(①D。平 (用psu、p表示)。在929K时，pe=84.6kPa、 衡时po一T的关系如下图所示。660K时，该 =35.7kPa,则= kPa,Kp II)= 反应的平衡总压pa= kPa、平衡常数 kPa(列出计 Kp(I)= (kPa)。K(I)随反应温度 算式)。 升高而 (填“增大”“减小”或“不变”)。 核心突破 5.0 1.分压 4.5 (1)定义相同温度下，当某组分气体B单独存 4.0 3.5 在且具有与混合气体总体积相同体积时，该气 3.0 2.5 体B所具有的压强，称为气体B的分压强。 1.5 (2)计算公式： 1.0 0.5 混合气体中某组分的分压=总压×该组分的 0.0“-- 560600 640680720760 物质的量分数，ps=paX准 刀总 ·39·第二节化学平衡 探究点二 第1课时 化学平衡状态化学平衡常效 2.K=cCO》:吸热反应。 c(H-O) 课前·教材预案 [例题3]D解析由于A是否为气体不清楚，因此K= 知识点 1.①同一条件②同时 二况儡不能说是手衡省载的表达式，A项错误：反应 2.(1) 平衡后再加入A,平衡正向移动，K值不变，K只与温度有 物理量 N2、H2浓度 证 NH浓度 继 关，B项错误：K越小，表明达到平衡时反应的限度较小，与 开始时 囹最大 团最大 0 60 反应时间快慢无关，C项错误；K越大，达到平衡时反应正 向进行的程度越大，表明反应的限度较大，D项正确。 进行中 口减小 图减小 回增大 @增大 [变式3]D解析写成4S)(g)十2O2(g)一4S)(g),方程 平衡时 团不变 ☑不变 图不变 国不变 式系数是原来的2倍，则△H扩大了一倍，K是原来的平 方：写成2S0(g)一2S)2(g)+O(g),△H变为原来的相 物理量 Ng,H浓度 城 NH浓度 地 反数，K变为原来的倒数：D项符合题意。 开始时 固0 160 团最大 图最大 探究点三 3.(1)1molN完全反应时放出的热量为92.4kJ,则放出 进行中 ©增大 见增大 圆减小 ☑减小 平衡时 风不变 四不变 圆不变 园不变 ak热量时.反应掉24mml的心，反应物N的转化率为 a/92.4×100% (2)团相等 圆保持不变 图改变 网物质的转化 团化学 (2) N 3H22NH 平衡 初始(mol·L.) 0 (3)网可逆反应网= 网动态 团≠团一定 转化(mol·L1) a/92.4 3a/92.42a/92.4 知识点二 平衡(mdl·L,1) 1-a/92.43-3a/92.42a/92.4 1.a图80 图Q(2)@常数四平衡常数 2(NH) (2a/92.4) 团限度国等于 K=LcN),CH)-a/92.40×3-3a/92.4 [例题4]解析依题意可列三段式： 2.国大函大国完全 团大团不完全图小四10 CO(g)十HO(g)CO(g)十H(g) 3.团温度 起始/mol 1 0 0 【自主测评】 转化/mol 0.5 0.5 0.5 0.5 (1)×(2)×(3)/(4)×(5)√(6)× 平衡/mol 0.5 0.5 0.5 0.5 课堂·深度拓展 因体积相同，浓度比值等于物质的量的比值，由反应方程式 探究点一 1.①②④⑤①② 及以上数据可得，K=05molX0.5mal 0.5mol×0.5mol =1,C0的转化率 [例题1门D解析列“三段式”可得，若反应向右进行完全，则 X、Y2、Z三种物质的物质的量浓度依次是0mol·L1、 为915m×100%=50%. 0.2mol·L.l、0.4mol·L.-l:若反应向左进行完全，则X、 答案(1)1(2)50% Y、Z三种物质浓度依次是0.2mol·1,,0.4mol·L1 [变式4们解析(1)经过2min的时间该反应达到平衡状态（假 0mol·L.',平衡体系中各物质的浓度范国为0<c(X)< 设温度不变)，剩余的B的物质的量为0.8md,说明B改变量 0.2mol/1,0.2mol/L<c(Yz)<0.4mol/1,0c(z)< 为0.2mml,则B的反应速率为(B=7:一2L×2m △ 0.2 mol 0.4mol/1,故选D项。 [变式1门B解析A项数据表明，题中0.2ml·L,1的SO完 0.05mol·L.1·min。(2)经过2min的时间该反应达 全转化成了SO和O,即平衡时，c(SO)=0,这是不可能 到平衡状态（假设温度不变），剩余的B的物质的量为Q.8ol, 的：C项数据表明S),,S),的浓度都在原浓度基础上减少 说明B改变量为0.2mol,测得C的求度为0.4mol·L, 了0.05mol·L,这也是不可能的：D项数据表明S)2完 则C的物质的量为0.4mol·L.1×2L=0.8mol,根据改 变量之比等于计量系数之比，则x=4,A的改变量为0.6m0l, 全转化成了SO,即平衡时，C(SO)=0,c(O)=0,这也是 /0.81 不可能的。故选B项。 2 [例题2]A解析①单位时间内生成n mol),的同时生成 剩余2.4mol,则平衡常数K 2 mol NO,,能说明反应已达平衡：②描述的均是正方向， 无法判断：③无论反应是否达平衡，均有此关系：①NO,为 答案(1)0.05mol·1.'min (2)4 有颜色的气体（红棕色），颜色不变能说明NO,浓度一定， 反应已达到平衡：⑤因p=晋，反应前后，m,V均不变，印也 微专题突破2 [例题]解析(1)将FS),置入抽空的刚性容器中，升高温度发 不变，密度不变不能说明反应达到平衡：这是一个气体体积 生分解反应：2Fe0(s)一FeO(s)十0(g)+S0)(g)(). 改变的反应，⑥⑦均能说明反应已达平衡。 [变式2]D解析氨基甲酸铵是因体，不能用单位时间因体浓 由平衡时s一T的关系图可知，600K时，s%=1.5kPa, 度的变化表示速率，A项错误：该反应中只有水蒸气一种气 则=1.5kPa,因此，该反应的平衡总压p些=3kPa、平 衡常数Kr(I)=1.5kPa×1.5kPa=2.25(kPa)。由图中 体，故反应过程中气体的体积分数一直不变，气体的平均摩 尔质量就是水分子的摩尔质量，故一直不变，B、C项错误： 信息可知，随着温度升高而增大，因此，K(I)随反应 温度升高而增大。(2)提高温度，上述容器中进一步发生反 根据公式p晋，由已知可知：恒容密闭容器，气体体积不 应2S0(g)=2S)2(g)十O2(g)(Ⅱ)，在同温同压下，不同 变，在平衡之前气体总质量变化，故气体的密度是平衡标 气体的物质的量之比等于其分压之比，由于仅发生反应 志，D项正确。 (I)时P9h=h,则s4十2p4=4一2p,因此，平 ·208