第2节 第1课时 化学平衡状态（同步课件）-【上好课】2024-2025学年高二化学同步精品课堂（人教版2019选择性必修1）

第二节 化学平衡 课时1 化学平衡状态 人教版2019选择性必修一 第二章 化学反应速率与化学平衡 素养目标 宏观辨识与微观探析： 从可逆反应化学平衡状态的建立过程，认识化学平衡是一种动态平衡。 证据推理与模型认知： 熟知化学平衡状态的特征，建立化学平衡状态判断方法的思维模型。 科学探究与创新意识： 应用化学平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡及反应进行的方向，提升从定量的角度分析化学反应的能力。 教学目标 本节重点 化学平衡状态的建立过程， 化学平衡常数的含义和计算。 本节难点 化学平衡常数的含义和计算。 1. 通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡，理解并会判断化学平衡状态的标志。 2. 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。 3. 学会化学平衡常数计算 新课导入 请你回忆！ 从反应的速率方面工业合成氨反应条件的选择 meiyangyang8602 合成氨的简要流程图 影响化学反应速率的本质因素是内因反应本身的性质或特点 高温，高压，催化剂等因素会加快合成氨化学反应速率 meiyangyang8602 高温，高压，催化剂是否同样可以提高合成氨的产率呢？ 观看 化学平衡状态 壹 化学平衡常数 贰 知识导航 叁 化学平衡常数的计算 课堂思考 请你思考！ 根据资料的信息，请你推测一下合成氨工业的条件。 meiyangyang8602 达到平衡时平衡混合物中NH3的含量（体积分数） 压强增大，氨的含量增大 meiyangyang8602 资料1 温度升高，氨的含量降低 资料2 低温、高压平衡混合物中NH3的含量高 观看 01 化学平衡状态 课堂探究 概念定义 一、化学平衡状态 1.化学平衡状态的建立 时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 c(N2) 1 0.9 0.8 0.75 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 c(H2) 3 2.7 2.4 2.25 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 c(NH3) 0 0.2 0.4 0.5 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 1. 此条件下进行到什么时候达到了反应的限度（化学平衡）？ 2. 此时的反应是否停止了？ 3. 此时为何3种物质的浓度保持不变？ 某密闭容器中发生如下反应： 方法指导 9 课堂探究 一、化学平衡状态 反应历程 1.化学平衡状态的建立 图像分析 在密闭容器中充入1 mol N2、3 mol H2发生反应 N2 + H2 NH3 （1）开始时c(N2) 、c(H2)大， c(NH3) =0 v(正)最大，v(逆)=0 一、化学平衡状态 课堂探究 反应历程 1.化学平衡状态的建立 N2 + H2 NH3 （2）瞬间后c(N2) 、c(H2 )变小 , c(NH3)≠0 正逆反应都进行，v(逆) ≠0，v(正)> v(逆) 11 课堂探究 一、化学平衡状态 反应历程 1.化学平衡状态的建立 （3）c(N2) 、c(H2)逐渐变小，c(NH3)逐渐增大， 三种物质的浓度达到一个特定值。 v(正)= v(逆) ≠0 N2 + H2 NH3 化学平衡状态 课堂探究 一、化学平衡状态 反应历程 1.化学平衡状态的建立 图像分析 各物质的浓度 不再变化 课堂探究 一、化学平衡状态 反应历程 1.化学平衡状态的建立 图像分析 若反应物为NH3，情况又怎样？ 各物质的浓度 不再变化 课堂探究 概念定义 一、化学平衡状态 2.化学平衡状态:一定条件下的可逆反应，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。 请你思考！ 如何判断一个可逆反应，是否达到化学平衡状态？ meiyangyang8602 课堂思考 时间t V正 V逆 V正=V逆 反应速率 达到平衡 0 t1 观看 课堂探究 一、化学平衡状态 判定 3.化学平衡状态的判断 动态标志 静态标志 ν (正) = ν (逆) ≠0 变量不变 同一物质: ν生成(A) = ν消耗(A) 不同物质： v正(A) : v逆(B) = 化学计量数之比 ① 各物质的 m 、n 或 c 不变 ② 各物质的百分含量不变 (物质的量分数、质量分数、转化率、产率等) ③ 颜色、温度（绝热体系）不再改变 典例精讲 【例1】在一定温度下，下列叙述不是可逆反应 A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(s)达到平衡的标志的是（ ） ①C的生成速率与C的分解速率相等 ②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB ③A、B、C的浓度不再变化 ④A、B、C的百分含量不再变化 ⑤混合气体的总压强不再变化 ⑥混合气体的物质的量不再变化 ⑦单位时间内消耗amolA,同时生成3amolB ⑧A、B、C、D的分子数之比为1:3:2:2 A.②⑧ B.②⑤⑧ C.①③④⑦ D.②⑤⑥ A 18 课堂思考 请你思考！ 不同的化学平衡状态，反应物和生成物的浓度之间有什么关系呢？ 在457.6℃时，反应体系各物质的浓度如下表所示： H2(g) + I2(g) 2HI(g) 457.6℃达到平衡时， 是一个常数。 c2(HI) c(H2) · c(I2) 19 02 化学平衡常数 课堂探究 二、化学平衡常数 分析 探究学习 1.化学平衡常数 c2(HI) c(H2) · c(I2) 是定值 课堂探究 二、化学平衡常数 分析 探究学习 1.化学平衡常数 c2(HI) c(H2) · c(I2) 是定值 课堂探究 二、化学平衡常数 定义公式 1.化学平衡常数 =K 对于一般的可逆反应：mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 在任意时刻时 c 为任一时刻浓度 称为浓度商 当该反应在一定温度下达到化学平衡时 c 为平衡浓度 K是常数，称为化学平衡常数，简称平衡常数。 课堂探究 二、化学平衡常数 重点掌握 2.化学平衡常数的表达式 K= mA(g) + nB(g) ⇌ pC(g) + qD(g) 化学平衡常数： c 为平衡浓度 对于一般的可逆反应: （1）平衡常数必须指明温度，反应必须达到平衡状态 （2）在进行K值的计算时，纯固体、纯液体不作考虑，表达式中不需表达 H2O： 液态时，不能代入平衡常数表达式； 气态时，需要代入平衡常数表达式 典例精讲 【例2】写出下列可逆反应的K的表达式 Fe3O4(s) + 4H2(g) 高温 3Fe(s) + 4H2O(g) ) H ( c ) O H ( c 2 4 2 4 K = CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) K = ) Cr2O72- ( c ) CrO42- ( c 2 ) H+ ( c 2 Cr2O72-(aq) +H2O(l） 2CrO42- (aq) +2H+ (aq) K = C2H5OH+CH3COOH CH3COOC2H5+H2O K = 25 课堂思考 请你思考！ 写出下列可逆反应的平衡常数表达式， 思考K1 和K2、K3是什么关系？ 1. 2. N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 1. 3. 2NH3(g) N2(g) + 3H2(g) N2(g)+ H2(g） NH3(g） 1 2 3 2 c2(NH3) K1 ＝ c(N2)•c3(H2) K2 ＝ c2(NH3) c(N2)•c3(H2) K3 ＝ c1/2(N2）•c3/2(H2) c(NH3) K1 ＝ K2 1 ＝ K32 K1 和K2、K3是什么关系？ 课堂探究 二、化学平衡常数 重点掌握 3.某一具体反应平衡常数的表达式的关系 K逆＝1/K正 ①若反应方向改变,则平衡常数改变。 ②若化学方程式中各物质的化学计量数成比例扩大或缩小n倍,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。 1. 2. N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 1. 3. 2NH3(g) N2(g) + 3H2(g) N2(g)+ H2(g） NH3(g） 1 2 3 2 c2(NH3) K1 ＝ c(N2)•c3(H2) K2 ＝ c2(NH3) c(N2)•c3(H2) K3 ＝ c1/2(N2）•c3/2(H2) c(NH3) K1 ＝ K2 1 ＝ K32 典例精讲 【例3】写出下列反应的平衡常数的关系。 ① 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 K1= ②2NO2 (g) N2O4 K2= ③2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K= 方程①+ ②= ③ 则有 方程③ — ②= ①则有 K1= 多个反应合并的平衡常数之间的关系:若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数 等于分步平衡常数之乘积(商) K=K1  K2 28 请你思考！ 平衡常数受哪些因素影响？ 请根据以下资料提供的数据，分析影响平衡常数的因素。 课堂思考 表1:H2(g) + I2(g) 2HI(g)不同条件下的平衡常数 序号 起始浓度 （×10－2 mol·L-1） 不同温度下的平衡常数(K ) c(H2) c(I2) c(HI) 457.6 ℃ 425.6 ℃ 25 ℃ 1 1.197 0.694 0 48.38 54.51 867 2 1.228 0.996 0 48.61 54.62 867 3 1.201 0.840 0 49.54 54.21 867 4 0 0 1.520 48.48 54.10 867 5 0 0 1.287 48.71 54.42 867 平衡常数不受浓度的影响，受温度影响 课堂探究 二、化学平衡常数 重点掌握 4.影响化学平衡常数的因素 ①内因：反应中物质的性质 ②外因：对于同一可逆反应，化学平衡常数只与温度有关 与反应的起始浓度大小无关 5.化学平衡常数的意义 当 浓度商Q = 平衡常数K 时，表明反应达到极限，即达到化学平衡状态 K值越大，反应进行得越完全，反应物平衡转化率越高； K值越小，反应进行越不完全，反应物平衡转化率越低。 一般来说，K>105时，反应就进行得基本完全 03 化学平衡常数的计算 meiyangyang8602 课堂探究 三、化学平衡常数的计算 掌握难点 1.化学平衡常数的计算——三段式 【例题1】 在某温度下，将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（H2）=0.0080mol/L 。 （1）求反应的平衡常数。 H2 + I2 ⇌ 2HI 起始浓度/mol·L-1 0.010 0.010 0 变化浓度/mol·L-1 平衡浓度/mol·L-1 【解】 0.0080 0.0080 0.0040 0.0020 0.0020 0.0040 c2(HI) c(H2) · c(I2) K ＝ （0.0040）2 （0.0080）2 ＝ ＝ 0.25 课本P32页 课堂探究 三、化学平衡常数的计算 掌握难点 1.化学平衡常数的计算——三段式 【例题1】 在某温度下，将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（H2）=0.0080mol/L 。 （2）在上述温度下，该容器中通入H2和I2蒸气各0.20mol,试求达到化学平衡时各物质的浓度。 H2 + I2 ⇌ 2 HI 起始浓度/mol·L-1 0.020 0.020 0 变化浓度/mol·L-1 平衡浓度/mol·L-1 【解】 x 2x 0.020-x x 0.020-x 2x c2(HI) c(H2) · c(I2) K ＝ （2 x）2 （0.020-x）2 ＝ ＝ 0.25 x = 0.0040 C(H2)=C(I2)=0.016mol/L C(HI)=0.0080mol/L 典例精讲 [例题2]在容积不变的密闭容器中， 将2.0 mol CO与10 mol H2O混合加热到830 °C，达到下列平衡: CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) 此时该反应的K为1.0。求达到平衡时CO转化为CO2的转化率。 课本P33页 34 课堂小结 化学平衡 化学平衡状态 v正 = v逆 变量不变 各物质的 m 、n 或 c 不变 化学平衡常数 各物质的百分含量不变 颜色、温度（绝热体系）不变 c p (C) ∙ c q (D) c m (A) ∙ c n (B) K ＝ 通常情况下只受温度影响 化学平衡常数的计算 三段式 35 随堂演练 (1)反应物和生成物浓度相等时，化学反应达到平衡(　　) (2)反应混合物中各组分的浓度之比等于化学计量数之比时，反应达到平衡 (　　) (3)平衡体系的颜色不变时，反应达到平衡(　　) (4)绝热的恒容反应体系中温度保持不变时，反应达到平衡(　　) (5)1 mol N≡N断裂的同时，有6 mol N—H形成，说明合成氨的反应达到了平衡(　　) × × 1.正误判断 √ × √ 36 随堂演练 2.在某温度下，可逆反应： mA(g)+nB(g) pC(g) + qD(g)的平衡常数为Ｋ，下列说法正确的是（　　） Ａ.Ｋ越大，达到平衡时，反应进行的程度越大． Ｂ.Ｋ越小，达到平衡时，反应物的转化率越大． Ｃ.Ｋ随反应物浓度改变而改变． Ｄ.Ｋ随温度改变而改变． AD 37 随堂演练 C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K1 CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) K2 C (s) + CO2(g) 2CO(g) K K = K1/K2 3.已知下列三个反应的平衡常数分别为K1、K2、K，写出平衡常数表达式，找出三者间的关系 38 随堂演练 4, 反应SO2(g)+NO2(g)⇌SO3(g)+NO(g),若在一定温度下,将物质的量浓度均为2 mol·L-1的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中,当达到平衡状态时,测得容器中SO2(g)的转化率为50%,则在该温度下: (1)此反应的平衡常数为　　　　　　。  1 (2)在上述温度下,若SO2(g)的初始浓度增大到3 mol·L-1,NO2(g)的初始浓度仍为2 mol·L-1,达到化学平衡状态时,计算下列各物质的浓度及SO2和NO2的平衡转化率。 ①c(SO3) =　　　mol·L-1,c(SO2)=　　　mol·L-1。  ②SO2转化率为　　　,NO2转化率为　　　。  1.2 1.8 40% 60% 39 随堂演练 [解析]设达平衡时NO的浓度为y mol·L-1,列三段式: SO2(g)+NO2(g)⇌SO3(g)+NO(g) 初始浓度/(mol·L-1)　　3　　　 2　　　0　　　　0 变化浓度/(mol·L-1)　　y　　　 y　　　y　　　　y 平衡浓度/(mol·L-1)　 3-y　　2-y　　　y　　　　y 因为温度不变,平衡常数不变,K=1,则=1,y=1.2。 ①平衡浓度:c(SO3)=1.2 mol·L-1,c(SO2)=3 mol·L-1-1.2 mol·L-1=1.8 mol·L-1。 ②SO2的转化率α(SO2)=×100%=40%。 NO2的转化率α(NO2)=×100%=60%。 演示完毕 感谢聆听 https://www.zxxk.com/user/13354804 $$