专题2 第2单元 第2课时 化学平衡状态 化学平衡常数（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1（苏教版2019）

专题2　化学反应速率与化学平衡 第二单元　化学反应的方向与限度 第2课时　化学平衡状态　化学平衡常数 栏目索引 基础落实·梳理必备知识 重难探究·提升关键能力 学以致用·发展学科素养 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 一、可逆反应及其特征 1．可逆反应的概念 在同一条件下，既能向______方向进行，同时又能向______方向进行的化学反应。 正反应 逆反应 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．表示方法 可逆反应化学方程式常用“________”连接，把从左向右进行的反应称为正反应，把从右向左进行的反应称为逆反应。 3．特点 (1)“三性” ⥫⥬ 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)实例 下列反应都是可逆反应： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 二、化学平衡状态及其特征 1．化学平衡的建立 (1)①化学平衡的建立过程 在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下： 反应开始时―→v正最大，v逆为__。 反应进行时―→反应物浓度逐渐____，―→v正逐渐____；生成物浓度逐渐____，―→v逆从__开始逐渐____。 达到平衡时―→v正__v逆，反应混合物中各组分的浓度________。 0 减小 减小 增大 0 增大 ＝ 保持不变 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S ②实例：以N2＋3H2⥫⥬2NH3为例 最大 最大 最大 0 0 减小 减小 减小 增大 增大 不变 不变 不变 不变 不变 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)化学平衡建立的浓度-时间图像和速率-时间图像 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．化学平衡状态 (1)化学平衡状态的概念 当外界条件不变时，可逆反应进行到一定程度，反应物和生成物的浓度不再随时间而发生变化，我们称之为化学平衡状态。 (2)化学平衡的特征 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 三、化学平衡常数 1．概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，______浓度幂之积与______浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数。 2．表达式 mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，平衡常数的表达式为K＝ _______________________。 生成物 反应物 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 3．特点 K只受____影响，与反应物或生成物的____无关。 4．意义 K值越大，正向反应进行的程度越大，反应物转化率越大；反之，转化率就越小。 温度 浓度 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 已转化 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 转化率 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 探究一____化学平衡状态的判断标志 某学习小组的同学结合下列两个可逆反应探究化学平衡状态的判断标志。 反应1：在体积固定的密闭容器中进行可逆反应：2NO2(g)⥫⥬2NO(g)＋O2(g)，其中NO2是红棕色气体。 反应2：在体积固定的密闭容器中进行可逆反应：H2(g)＋I2(g)⥫⥬2HI(g)，其中I2(g)是紫色的。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 以上两个反应过程中，有下列情况： ①同一物质正反应速率等于逆反应速率。 ②混合气体的颜色不再改变。 ③混合气体的密度不再改变。 ④混合气体的压强不再改变。 ⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变。 ⑥对于反应1，单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2。 ⑦对于反应2，用H2、I2 和HI表示的反应速率之比为1∶1∶2。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S [问题设计] (1)上述情况中能作为反应1达到平衡状态标志的是哪几个？ 提示：①、②、④、⑤、⑥。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)上述情况中能作为反应2达到平衡状态标志的是哪几个？ 提示：①、②。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (3)若在标准状况下发生反应2(此时碘单质为固体)，情况⑤能否作为反应2达到平衡状态的标志？ 提示：能。反应2中，若I2为固体时，混合气体的平均相对分子质量为变量，当变量保持不变时，表明反应处于平衡状态。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 化学反应达到平衡状态的判断方法 (1)判断依据 ①正反应速率与逆反应速率相等：v正＝v逆 a．对同一物质，该物质的生成速率等于其消耗速率。 b．对不同物质，速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S ②可逆反应发生过程中的可变量达不变 a．各物质的质量、物质的量或浓度不变。 b．各物质的百分含量(质量分数、体积分数)不变。 c．体系的压强(对化学方程式两边气体体积不相等的反应)不变。 d．对于有有色物质参加的可逆反应，体系的颜色不变。例如：2NO2(g)⥫⥬2NO(g)＋O2(g)、2HI(g)⥫⥬H2(g)＋I2(g)等反应体系的颜色不变，则表明有色气体NO2、I2的浓度不变，反应达到平衡。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)判断方法 以反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)为例 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 化学平衡状态的判断 (1)化学平衡状态判断“三关注” ①关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器。 ②关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应。 ③关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)不能作为“标志”的四种情况 ①反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。 ②恒温恒容下的体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化，如2HI(g)⥫⥬H2(g)＋I2(g)。 ③全是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化，如2HI(g)⥫⥬H2(g)＋I2(g)。 ④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。 总之，要抓住变化的量不变可作平衡的标志；如果该物理量始终是一个定值，就不能作为判断是否达平衡的标志。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 1．(2023·福建福州高二检测)一定温度下，反应( Ⅱ )的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4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(　　) D 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 该反应是吸热反应，但不能只用焓变来判断反应进行的方向。该反应是熵增反应，且能够自发进行，说明该反应的熵增效应大于焓变效应，B正确。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 探究二____化学平衡常数____转化率 在工业生产和实验室中，人们会遇到各种各样的可逆反应，如合成氨反应： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 该反应在一定条件下不可能进行完全，即存在一定的限度。而反应限度的大小对于生产和生活实际有着直接影响。因此还需关注化学反应的限度。那么怎样才能定量地描述化学反应的限度呢？化学反应中，反应物的转化程度会受到哪些因素的影响呢？ 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S [问题设计] 1．一定温度下，有下列三个可逆反应： ①C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2(g)　K1 ②CO(g)＋H2(g)⥫⥬C(s)＋H2O(g)　K2 ③2C(s)＋2H2O(g)⥫⥬2CO(g)＋2H2(g)　K3 (1)分析①、②两式的平衡常数表达式，总结可逆反应中正、逆反应的平衡常数有何关系？ 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)分析①、③两式的平衡常数表达式，总结若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，平衡常数如何变化？ 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (3)对于反应③，若保持其他条件不变，升高温度，K3值增大，该反应是吸热反应还是放热反应？ 提示：对于反应③，升高温度，K3值增大，说明反应向着正反应方向进行，则说明正反应是吸热反应。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．工业上利用反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)合成氨。相同温度下，在体积为1 L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。实验测得起始、平衡时的有关数据如下表所示： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (1)试计算容器①中反应物N2的转化率。 提示：1 mol N2与3 mol H2完全反应时放出的热量为92.4 kJ，①中反应物N2的转化率为a/92.4。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)请写出容器①中反应的化学平衡常数的计算式。 提示： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (3)两个容器中合成氨反应的平衡常数有什么关系？ 提示：相等；平衡常数只与温度有关。 (4)试比较两个容器中N2、H2的转化率的大小。 提示：N2的转化率：①>②；H2的转化率：②>①。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 1．化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数 (1)化学平衡常数表达式书写注意事项 ①化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度，且不出现固体或纯液体的浓度。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S ②化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数都会相应改变。 如N2＋3H2⥫⥬2NH3　K＝a，则： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)若两反应的平衡常数分别为K1、K2 ①若两反应相加，则总反应的平衡常数 K＝K1·K2。 ②若两反应相减，则总反应的平衡常数 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．化学平衡常数的应用 (1)判断反应进行的程度 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)判断反应的热效应 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 3．压强平衡常数 (1)理解Kp含义 在化学平衡体系中，用各气体物质的分压代替浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)运用计算技巧 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 4．利用“三段式”法计算平衡常数及反应物的转化率 (1)步骤 ①写出有关反应的化学方程式。 ②确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。 ③根据已知条件建立等式关系进行解答。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)方法 如mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L－1、b mol·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L－1。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (3)计算 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．(2023·陕西延安高二质检)工业合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)，设在容积为2.0 L的密闭容器中充入0.60 mol N2(g)和1.60 mol H2(g)，反应在一定条件下达到平衡时，NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为 。计算： (1)该条件下N2的平衡转化率为________________。 (2)该条件下反应2NH3(g)⥫⥬N2(g)＋3H2(g)的平衡常数为________________。 答案：(1)66.7%　(2)0.005 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 1．在一定体积的密闭容器中进行反应：N2(g)＋3H2(g)⥫⥬ 2NH3(g)。已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1。当反应达到平衡时，可能存在的数据是(　　) A．N2的浓度为0.2 mol·L－1，H2的浓度为0.6 mol·L－1 B．N2的浓度为0.15 mol·L－1 C．N2、H2的浓度均为0.18 mol·L－1 D．NH3的浓度为0.4 mol·L－1 B 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 反应为可逆反应，反应体系中任何一种物质的转化率都小于100%，A、D错误；从题给量的比例关系知无论反应进行到什么程度，c(N2)∶ c(H2)＝1∶3，因此两者不可能均为0.18 mol·L－1，D错误。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．可逆反应：2NO2(g)⥫⥬2NO(g)＋O2(g)在恒容的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是(　　) ①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO ③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气体的压强不再改变的状态 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部 A 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 课时梯级训练(11) 谢谢观看！ $$