第2章 第2节 第1课时 化学平衡状态 化学平衡常数-【创新教程】2025-2026学年高中化学选择性必修1五维课堂同步课件PPT（人教版2019）

人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 课标要点 核心素养 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．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 1.变化观念与平衡思想 2.证据推理与模型认知 能运用动态平衡的观点看待和分析可逆反应；能运用化学计量单位定量分析化学变化及其伴随发生的能量转化。能从不同视角认识化学变化的多样性，能运用对立统一思想和定性定量结合的方式揭示可逆反应的本质特征 能从定性与定量结合上收集证据，能通过定性分析和定量计算推出合理的结论。 能理解、描述和表示平衡常数和转化率的计算模型，并运用模型解释、解决相关的问题 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 　　　　 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 人教化学选择性必修一 教材梳理探新知 重难突破释疑惑 随堂自测夯基础 课时评价提能力 第二节　化学平衡 第1课时　化学平衡状态　化学平衡常数 [知识点一]　化学平衡状态　 1．化学平衡状态的概念 在一定条件下的可逆反应体系中，当正、逆反应的速率　相等　时，反应物和生成物的浓度均　保持不变　，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。 2．化学平衡的特征 化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变，即： (1)逆：研究的对象是　可逆　反应。 (2)等：化学平衡的条件是v正和v逆　相等　。 (3)动：化学平衡是一种　动态　平衡，此时反应并未停止。 (4)定：当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为一　定值　。 (5)变：若外界条件改变，平衡可能发生　改变　，并在新条件下建立新的平衡。 [知识点二]　化学平衡常数　 1．浓度商 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的eq \f(cpC·cqD,cmA·cnB)称为浓度商，常用Q表示。 2．化学平衡常数 (1)表达式 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，平衡常数的表达式为 K＝eq \f(cpC·cqD,cmA·cnB)。 (2)注意事项 ①化学平衡常数只与　温度　有关，与反应物或生成物的浓度无关。 ②反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度可看作“1”而不代入公式。 ③化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，由于化学方程式的书写不同，平衡常数的表达式不同，如N2＋3H22NH3，K＝a则有：2NH3N2＋3H2，K′＝eq \f(1,a)。eq \f(1,2)N2＋eq \f(3,2)H2NH3，K″＝eq \r(a)。 (3)意义 K值越大→平衡体系中生成物所占的比例　越大　→正向反应进行的程度　越大　→反应进行得越　完全　→反应物的转化率　越大　；反之，就越　不完全　，转化率就越小。当　K＞105　时，该反应就进行得基本完全了。 3．利用浓度商、化学平衡常数判断反应方向 Q＜K，反应向　正　反应方向进行； Q＝K，反应处于　平衡　状态； Q＞K，反应向　逆　反应方向进行。 [自我评价] 1．判断对错(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”) (1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度。( × ) (2)催化剂既能改变速率常数，也能改变化学平衡常数。( × ) (3)对于同一可逆反应，升高温度，则化学平衡常数增大。( × ) (4)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大。( × ) (5)平衡常数K既与温度、反应物本身的性质有关，也与反应物浓度、压强有关。( × ) (6)从平衡常数K的大小可以推断一个反应进行的程度。( √ ) 2．做一做 (1)写出下列各反应的平衡常数表达式： ①CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ②3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g) ③N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 提示：①K＝eq \f(c平CO2·c平H2,c平CO·c平H2O) ②K＝eq \f(c\o\al(4,平)H2,c\o\al(4,平)H2O) ③K＝eq \f(c\o\al(2,平)NH3,c平N2·c\o\al(3,平)H2) (2)25 ℃时，密闭容器中A、B、C三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表： 物质 A B C 初始浓度/mol·L－1 2 3 0 平衡浓度/mol·L－1 1.5 1.5 1 则A的平衡转化率为　________　，B的平衡转化率为　________　。 提示：α(A)＝eq \f(2 mol·L－1－1.5 mol·L－1,2 mol·L－1)×100%＝25%，α(B)＝ eq \f(3 mol·L－1－1.5 mol·L－1,3 mol·L－1)×100%＝50%。 答案：25%　50% 提示：没有停止，此时v正＝v逆≠0。 化学平衡状态的判断 [思考探究] 1．当一个可逆反应达到平衡时，各物质的浓度保持不变，这时反应停止了吗？ 2．在化学平衡的反应中，如何理解正逆反应速率相等？(以N2＋3H22NH3为例) 提示：正、逆反应速率相等针对同一物质来说：如N2，正反应消耗N2的速率与逆反应生成N2的速率相等。 3．若反应体系的总压强不变，该可逆反应一定达平衡了吗？ 提示：不一定，对反应前后气体体积相等的反应，压强不变不能作为判据。 4．若反应体系的气体密度不变，该可逆反应达平衡了吗？ 提示：不一定，若可逆反应前后都是气体，且体系容积不变，密度始终不变，不能作为判据。 [核心突破] 1．判断依据(满足其一即可) (1)正反应速率与逆反应速率相等，v(正)＝v(逆)≠0。 ①对同一物质，该物质的生成速率等于它的消耗速率； ②对不同物质，速率之比等于方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。 (2)反应混合物中各组分的百分含量保持不变。 2．判断方法——“逆向相等，变量不变” (1)“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。 (2)“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。 3．常见变量归纳 项目 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 是否平衡 混合物体 系中各成 分的含量 ①各物质的物质的量或物质的量浓度一定 平衡 ②各物质的质量或质量分数一定 平衡 ③各气体的体积或体积分数一定 平衡 ④总体积、总压强、总物质的量一定 不一定 平衡 压强 ①若m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定) 平衡 ②m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定) 不一定 平衡 混合气体 的平均相 对分子质 量(eq \x\to(M)r) ①eq \x\to(M)r一定，当m＋n≠p＋q时 平衡 ②eq \x\to(M)r一定，当m＋n＝p＋q时 不一 定平衡 温度 任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时，其他不变 平衡 密度(ρ) 体系的密度一定 不一定 平衡 其他 如体系颜色不再变化(当气体均无色时除外) 平衡 [典例示范] [典例1]　可逆反应：2NO22NO＋O2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 [思维建模]　判断可逆反应是否达到平衡状态的思路如下： 解析：A　[依据v正＝v逆≠0判断：①单位时间内生成n mol O2的同时必消耗2n mol NO2，①能说明反应已达到平衡；②描述的均是正反应速率，无法判断；③无论反应是否达到平衡，均有此关系；依据组成一定判断；④NO2(红棕色)为有颜色的气体，颜色不变能说明反应体系中NO2浓度一定，反应已达到平衡；⑤因ρ＝eq \f(m,V)，反应前后，m、V均不变，ρ也不变，不能说明反应达到平衡；这是一个反应前后气体分子数发生改变的反应，⑥⑦均能说明反应已达平衡。] “两步法”突破化学平衡状态标志的判断 (1)审题干条件： 一审外界条件是恒温恒容还是恒温恒压； 二审反应特点： ①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应； ②有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。 (2)找准“变量”，所用标志必须随着反应的进行在改变，当“变量不变”了，也就是变量一定了，说明达到了平衡。 [学以致用] 1．在一定条件下能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是(　　) ①温度和体积一定，某一物质的浓度不再变化时 ②温度和体积一定，容器内压强不再变化时 ③条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化时 ④温度和体积一定，混合气体的颜色不再变化时 ⑤温度和压强一定，混合气体的密度不再变化时 A．①②③ B．②③ C．④⑤ D．①②③④⑤ 解析：D　[①只要有一种物质的浓度变化必然会导致另外的物质的浓度发生变化，因此只要有一种物质(固体或纯液体除外)浓度不变，其他物质的浓度也不会变化。②该反应是反应前后气体体积发生改变的反应，所以当随着反应的进行压强不变时，可以用来判断反应达到了平衡状态。③平衡混合物的平均相对分子质量eq \x\to(M)r＝eq \f(m总,n总)，反应体系的总质量不变，n总也不变，即NO2、N2O4的物质的量也不再变化。④反应体系的颜色由NO2的浓度决定，颜色不变意味着NO2的浓度不变，是平衡状态的标志。⑤温度、压强不变，气体的总质量不变，若密度不变意味着体积不再变化，即各组分的物质的量不再变化，是平衡状态的标志。] 2．在恒温恒容的密闭体系中，可逆反应：A(s)＋2B(g)2C(g)　ΔH＜0，不能作为该反应达到化学平衡的标志的是(　　) ①v正(B)＝v逆(C)　②n(B)∶n(C)＝1∶1　③容器内压强不再改变　④容器内气体的密度不再改变　⑤容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变 A．②④⑤ B．②③ C．①③④ D．①②③④⑤ 解析：B　[①当某反应物的正反应速率与某生成物的逆反应速率之比等于系数之比时，可推出v(正)＝v(逆)，即反应达到平衡状态；②当反应物与生成物的物质的量之比等于系数之比时，无法确定v(正)与v(逆)的关系，也无法判断是否达到平衡状态；③该反应ΔV＝0，不管是否达到平衡状态，压强均不变；④、⑤由于A为固体，当平衡发生移动时，恒容条件下气体的质量发生改变，气体的密度及平均相对分子质量都发生相应的改变，当气体的密度及平均相对分子质量不再改变时说明反应达到平衡。] 　化学平衡常数的理解与应用 (素养养成——变化观念与平衡思想) [情境素材] 在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表所示： t/℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 [思考探究] 1．该反应的化学平衡常数K的表示式是什么？ 提示：K＝eq \f(c平CO·c平H2O,c平CO2·c平H2)。 2．该反应ΔH＞0还是ΔH＜0? 提示：ΔH＞0，该反应为吸热反应，因K随温度升高而增大。 3．在800 ℃时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2 mol·L－1、c(H2)为1.5 mol·L－1、c(CO)为1 mol·L－1、c(H2O)为3 mol·L－1，则下一时刻，反应向哪个方向进行？ 提示：向逆反应方向进行。判断反应进行的方向时，可根据Q与K的大小关系判断，此时刻下，Q＝eq \f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)＝eq \f(1 mol·L－1×3 mol·L－1,2 mol·L－1×1.5 mol·L－1)＝1＞0.9，所以反应向逆反应方向进行。 [核心突破] 1．化学平衡常数应用中的注意事项 (1)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度、压强、催化剂无关。 (2)反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度可看作“1”而不代入公式。 (3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，若反应方向改变，则平衡常数变为倒数。若同一反应方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，平衡常数也会改变。 2．化学平衡常数的应用 (1)判断反应进行程度的大小。 (2)判断反应是否平衡及不平衡时的反应方向。 (3)判断反应的热效应。 [典例2]　已知某化学反应的平衡常数表达式为K＝eq \f(c平CO2·c平H2,c平CO·c平H2O)，在不同的温度下该反应的平衡常数如表所示： t/℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 1.67 1.11 1.00 0.60 0.38 下列有关叙述不正确的是(　　) A．该反应的化学方程式是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) B．上述反应的正反应是放热反应 C．若在1 L的密闭容器中通入CO2和H2各1 mol，5 min后温度升高到830 ℃，此时测得CO为0.4 mol，则该反应达到平衡状态 D．若平衡浓度符合下列关系式：eq \f(c平CO2,3c平CO)＝eq \f(c平H2O,5c平H2)，则此时的温度为1 000 ℃ 解析：C　[由平衡常数表达式可判断该反应的化学方程式是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，A正确；分析表中数据，平衡常数随温度的升高而减小，说明升温平衡逆向移动，逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，B正确；依据化学平衡三段式列式计算浓度商，并与该温度下的平衡常数进行比较： CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 初始量/mol 0 0 1 1 变化量/mol 0.4 0.4 0.4 0.4 5 min末量/mol 0.4 0.4 0.6 0.6 反应前后气体总物质的量不变，可以用其物质的量代替浓度计算浓度商，Q＝eq \f(0.6×0.6,0.4×0.4)＝2.25≠1.00，此时反应没有达到平衡状态，C错误；依据平衡常数表达式和平衡常数数值计算分析，若平衡浓度符合eq \f(c平CO2,3c平CO)＝eq \f(c平H2O,5c平H2)，则eq \f(c平CO2·c平H2,c平H2O·c平CO)＝eq \f(3,5)＝0.6＝K，反应达到平衡状态，说明此时温度为1 000 ℃，D正确。] [学以致用] 3．已知反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)在某温度下的平衡常数为400。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应进行到某时刻测得各组分的浓度如下： 物质 CH3OH CH3OCH3 H2O 浓度/(mol·L－1) 0.44 0.6 0.6 下列叙述中正确的是(　　) A．该反应的平衡常数表达式为 K＝eq \f(c平CH3OCH3·c平H2O,c平CH3OH) B．该时刻正、逆反应速率的大小：v正＜v逆 C．平衡时，c平(CH3OH)＝0.04 mol·L－1 D．若加入CH3OH后，经10 min反应达到平衡，该时间内反应速率v(CH3OH)＝1.6 mol·L－1·min－1 解析：C　[该反应的平衡常数表达式为K＝eq \f(c平CH3OCH3·c平H2O,c\o\al(2,平)CH3OH)，A错误；用所给浓度求得浓度商Q＝eq \f(0.6×0.6,0.442)≈1.86＜400，故反应向正反应方向进行，正反应速率大于逆反应速率，即v正＞v逆，B错误；由表中数据可知，CH3OH初始浓度为0.44 mol·L－1＋2×0.6 mol·L－1＝1.64 mol·L－1，设平衡时CH3OCH3的浓度为x mol·L－1，则列三段式为 2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) eq \a\vs4\al(初始浓度,/mol·L－1) 1.64 0 0 eq \a\vs4\al(转化浓度,/mol·L－1) 2x x x eq \a\vs4\al(平衡浓度,/mol·L－1) 1.64－2x x x K＝eq \f(x2,1.64－2x2)＝400，解得x＝0.8，故平衡时c平(CH3OH)＝1.64 mol·L－1－0.8 mol·L－1×2＝0.04 mol·L－1，C正确；v(CH3OH)＝eq \f(1.6 mol·L－1,10 min)＝0.16 mol·L－1·min－1，D错误。] 有关化学平衡常数及平衡转化率的计算 (素养养成——变化观念与平衡思想) [情境素材] 平衡常数、转化率与浓度之间的关系 [思考探究] 1．一种物质的平衡浓度、初始浓度、转化浓度三者之间有什么关系？ 提示：平衡浓度＝初始浓度±转化浓度。 2．你能利用乙中什么浓度计算平衡常数和平衡转化率？ 提示：①利用平衡浓度计算平衡常数。 ②利用初始浓度和转化浓度计算平衡转化率。 [核心突破] 1．模式——三段式 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) eq \a\vs4\al(初始浓度/,mol·L－1) a b 0 0 eq \a\vs4\al(转化浓度/,mol·L－1) mx nx px qx eq \a\vs4\al(平衡浓度/,mol·L－1) a－mx b－nx px qx 2．物质浓度的变化关系 (1)反应物：平衡浓度＝初始浓度—转化浓度； (2)反应产物：平衡浓度＝初始浓度＋转化浓度； (3)转化浓度之比等于化学方程式中各物质系数之比。 3．化学平衡常数和平衡转化率的区别与联系 (1)对某一个具体反应，在温度一定时，只有一个化学平衡常数；但不同反应物的平衡转化率可能不同。故必须指明是哪一反应物的平衡转化率。 (2)平衡常数和平衡转化率都能定量表示化学反应的限度。平衡常数只与温度有关，而平衡转化率的影响因素有温度、浓度、压强等。 (3)温度一定，平衡常数越大，平衡转化率不一定越大。 [典例示范] [典例3]　化学反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)是硫酸制造工业的基本反应，若在一定温度下，将0.1 mol的SO2(g)和0.06 mol O2(g)注入体积为2 L的密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中有0.08 mol SO3(g)，则在该温度下： (1)此反应的平衡常数为　________　。 (2)SO2(g)和O2(g)的平衡转化率为　________　。 [思维建模]　解答化学平衡的相关计算流程 解析： 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 初始浓度/(mol·L－1) 0.050 0.030 0 转化浓度/(mol·L－1) 0.040 0.020 0.040 平衡浓度/(mol·L－1) 0.010 0.010 0.040 K＝eq \f(c\o\al(2,平)SO3,c\o\al(2,平)SO2c平O2)＝ eq \f(0.040 mol·L－12,0.010 mol·L－12×0.010 mol·L－1)＝1 600 mol·L－1。 (2)α(SO2)＝eq \f(0.040 mol·L－1,0.050 mol·L－1)×100%＝80%；α(O2)＝eq \f(0.020 mol·L－1,0.030 mol·L－1)×100%≈66.7 %。 答案：(1)1 600 mol·L－1　(2)80%　66.7% [学以致用] 4．(1)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%，试求在该温度下，此反应的平衡常数　________　。 (2)在(1)中温度下，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，试求达到化学平衡时各物质的浓度 _________________________________________________ ___________________________________________________。 解析：(1)设平衡时SO2的浓度为x mol·L－1 SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g) eq \a\vs4\al(初始浓度/,mol·L－1) 2 2 0 0 eq \a\vs4\al(转化浓度/,mol·L－1) 2－x 2－x 2－x 2－x eq \a\vs4\al(平衡浓度,mol·L－1) x x 2－x 2－x 由题意可知eq \f(2－x,2)×100%＝50%，x＝1， K＝eq \f(c平SO3·c平NO,c平SO2·c平NO2) ＝eq \f(1 mol·L－1×1 mol·L－1,1 mol·L－1×1 mol·L－1)＝1。 (2)设达平衡时NO的浓度为y mol·L－1 SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g) eq \a\vs4\al(初始浓度/,mol·L－1) 3 2 0 0 eq \a\vs4\al(转化浓度/,mol·L－1) y y y y eq \a\vs4\al(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eq \f(y2,3－y2－y)＝1，y＝1.2 平衡浓度：c平(SO2)＝3 mol·L－1－1.2 mol·L－1＝1.8 mol·L－1，c平(NO2)＝2 mol·L－1－1.2 mol·L－1＝0.8 mol·L－1，c平(SO3)＝c平(NO)＝1.2 mol·L－1。 答案：(1)1　(2)c平(SO3)＝c平(NO)＝1.2 mol·L－1，c平(SO2)＝1.8 mol·L－1，c平(NO2)＝0.8 mol·L－1 [素养提升] 氢是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，因此氢能被称为人类的终极能源。氢气是一种绿色能源，又是一种重要的化工原料。如何将水中的氢释放出来是目前氢能研究的重要课题。 以生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2是一种低耗能、高效率的制H2方法。该方法由气化炉制造H2和燃烧炉再生CaO两步构成。气化炉中涉及的反应为： Ⅰ.C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　K1； Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　K2； Ⅲ.CaO(s)＋CO2(g)CaCO3(s)　K3； (1)该工艺制H2总反应可表示为C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s)CaCO3(s)＋2H2(g)，用K1、K2、K3的代数式表示此反应的平衡常数K。 (2)在2 L的密闭容器中加入一定量的C(s)、H2O(g)和CaO(s)。下列说法能否说明制H2总反应达到平衡状态？ ①容器内混合物的质量不变 ②H2与H2O(g)的物质的量之比不再变化 ③混合气体的密度不再变化 ④形成a mol H—H键的同时断裂2a mol H—O键 (3)对于反应Ⅰ，不同温度和压强对H2产率影响如下表。 　　压强 温度　　　 p1/MPa p2/MPa 500 ℃ 45.6 % 51.3 % 700 ℃ 67.8 % 71.6 % 某同学结合上述表格中的数据就反应Ⅰ画出下列图像，请你分析图像是否正确？ (4)对于反应Ⅲ，若平衡时再充入CO2，使其浓度增大到原来的2倍，判断平衡移动的方向；当重新平衡后，CO2浓度怎么变化？ (1)提示：已知：Ⅰ：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　K1 Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　K2 Ⅲ.CaO(s)＋CO2(g)CaCO3(s)　K3 反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ之和为反应C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s)CaCO3(s)＋2H2(g)，则K＝K1·K2·K3。 (2)提示：①根据质量守恒定律，容器内混合物的质量始终不变，不能判断达到平衡状态；②H2(g)与H2O(g)的物质的量之比不再变化，说明正逆反应速率相等，能够判断达到了平衡状态；③C(s)为固体，反应后气体的质量减小，容器的体积不变，则混合气体的密度不再变化，能够判断达到了平衡状态；④形成a mol H—H键的同时断裂2a mol H—O键描述的都是正反应速率，不能判断达到了平衡状态。 (3)提示：根据反应Ⅰ.C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　K1；相同温度条件下，减小压强，平衡正向移动，氢气的产率增大，因此p1＞p2；减小压强，平衡正向移动，图像①错误；根据表格数据，升高温度，氢气的产率增大，说明平衡正向移动，图像②正确；升高温度，平衡正向移动，水的含量减少，减小压强，平衡正向移动，水的含量减少，图像③错误；升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大，图像④正确。 (4)提示：反应Ⅲ.CaO(s)＋CO2(g)CaCO3(s)，平衡常数K3＝eq \f(1,c平CO2)，若平衡时再充入CO2，使其浓度增大到原来的2倍，即c(CO2)＝2c平(CO2)此时Q＝eq \f(1,2c平CO2)＝eq \f(1,2)K3＜K3，因此平衡正向移动；温度不变，平衡常数不变，K3＝eq \f(1,c平CO2)不变，则重新平衡后，CO2浓度不变。 1．模型法是化学中把微观问题宏观化的最常见方法，对于2HBr(g)H2(g)＋Br2(g)反应，下列四个图中可以表示该反应在一定条件下为可逆反应的是(　　) 解析：C　[可逆反应中反应物与生成物同时存在。] 2．在一定温度下，可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)达到反应限度的标志是(　　) A．Z的生成速率和X的分解速率相等 B．单位时间内生成n mol X，同时生成了3n mol Y C．X、Y、Z的浓度不再变化 D．X、Y、Z的分子个数之比为1∶3∶2 解析：C　[Z的生成速率与X的分解速率相等，都是正反应速率且速率之比不等于化学计量数之比，没有达到平衡状态，故A错误；单位时间内生成n mol X，同时生成3n mol Y，都是逆反应，不能说明正、逆反应速率相等，故B错误；各组分浓度不变，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故C正确；平衡时各物质的分子数关系取决于反应起始物质的量以及转化的程度，不能用来判断是否达到平衡状态，故D错误。] 3．对于可逆反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，其化学平衡常数的表达式为(　　) A．K＝eq \f(c平Fe3O4·c平H2,c平Fe·c平H2O) B．K＝eq \f(c平Fe3O4·c\o\al(4,平)H2,c\o\al(3,平)Fe·c\o\al(4,平)H2O) C．K＝eq \f(c\o\al(4,平)H2O,c\o\al(4,平)H2) D．K＝eq \f(c\o\al(4,平)H2,c\o\al(4,平)H2O) 解析：D　[对于有纯固体或纯液体参加的反应，纯固体或纯液体不列入表达式中计算。] 4．下列关于平衡常数K的说法中，正确的是(　　) A．在任何条件下，化学平衡常数K都是一个恒定值 B．平衡常数K只与温度有关，与反应物浓度、压强无关 C．从平衡常数K的大小不能推断一个反应进行的程度 D．对于可逆反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一定温度下达到平衡时，其平衡常数表达式为K＝eq \f(c平CO·c平H2,c平C·c平H2O) 解析：B　[化学平衡常数随温度的改变而改变，故A错误；平衡常数K只与温度有关，与反应物浓度、压强无关，故B正确；从平衡常数K的大小可以推断一个反应进行的程度，平衡常数越大，反应进行得越彻底，故C错误；对于可逆反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一定温度下达到平衡时，其平衡常数表达式为K＝ eq \f(c平CO·c平H2,c平H2O)，故D错误。] 5．二氧化硫是常用的化工原料，也是大气的主要污染物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)＋O2(g)eq \o(,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))2SO3(g) 某温度下，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。根据图示回答下列问题： (1)将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10 MPa。计算该反应的平衡常数。 (2)平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)、K(B)什么关系。 解析：(1)A点表示可逆反应2SO2(g)＋O2(g)eq \o(,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))2SO3(g)达平衡状态，此时α(SO2)＝0.80，所以建立平衡过程中SO2转化浓度为eq \f(2.0 mol,10 L)×0.80＝0.16 mol·L－1，根据化学方程式可求得O2的转化浓度为eq \f(1,2)×0.16 mol·L－1＝0.08 mol·L－1，SO3生成浓度为0.16 mol·L－1，即有 2SO2＋O2eq \o(,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))2SO3 初始浓度/(mol·L－1) eq \f(2.0,10) eq \f(1.0,10) 0 转化浓度/(mol·L－1) 0.16 0.08 0.16 平衡浓度/(mol·L－1) 0.04 0.02 0.16 K＝eq \f(0.16 mol·L－12,0.04 mol·L－12×0.02 mol·L－1)＝800 (mol·L－1)－1。 (2)平衡状态由A变到B时，条件的改变是增大压强，温度没有变化，所以平衡常数不变，K(A)＝K(B)。 答案：(1)800 (mol·L－1)－1 (2)K(A)＝K(B) [课堂小结] $$