第2章 第2节 第1课时 化学平衡常数 平衡转化率（课件PPT）-【金榜题名】2025-2026学年高二化学选择性必修1高中同步学案（鲁科版）

第二章　化学反应的方向、限度与速率 第二节　化学反应的限度 第1课时　化学平衡常数　平衡转化率 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 目录 contents Part 01 夯基固本 新知探究 Part 02 检测效果 素养提升 Part 03 课时作业 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 夯基固体 新知探究 返回导航 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 生成 物平衡浓度 K 反应物平衡浓度 温度 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 温度 完全 程度 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 提高 降低 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 0.055 0.022 0.040 0.035 60 78 60 65 39 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 检测效果 素养提升 返回导航 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 课时作业（九） 点击进入 word 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 谢谢观看 第二章　化学反应的方向、限度与速率 返回导航 1 学习目标 核心素养 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。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。2.能书写平衡常数表达式，能进行平衡常数、转化率的简单计算，能利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡及平衡移动的方向。 模型认知：通过三段式分析推理的方法，建立平衡常数表达式的认知模型，并能根据模型解释本质的规律。 知识点一　化学平衡常数 1．平衡常数 (1)概念：在一定 下，当一个可逆反应达到化学平衡状态时， 的化学计量数次幂之积与 的化学计量数次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(简称平衡常数)，用符号 表示。 (2)表达式 对于某一个可逆反应，mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，在一定温度下其平衡常数表达式为 。 K＝p,平) eq \f(c(C)·c eq \o\al(q,平)(D),c eq \o\al(m,平)(A)·c eq \o\al(n,平)(B)) (3)意义 平衡常数的大小反映化学反应可能进行的 。平衡常数的数值越大，说明反应可以进行得越 。 (4)影响平衡常数的因素 K只受 的影响，当ΔH>0时，升温K值增大；当ΔH<0时，升温K值减小。 2．化学平衡常数的应用 (1)判断可逆反应进行程度的大小 K ＜10-5 10-5～105 ＞105 反应程度 很难进行 反应可逆 反应可接近完全 (2)判断可逆反应的热效应 (3)判断可逆反应是否平衡及不平衡时的反应方向计算某可逆反应在一定温度下的任意时刻的浓度商， Q＝ eq \f(cp(C)·cq(D),cm(A)·cn(B)) eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(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)) [思考探究] 　写出下列反应的化学平衡常数表达式及单位，并回答下列问题。 ①N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g) K1＝2,平) eq \f(c(NH3),c平(N2)·c eq \o\al(3,平)(H2)) ，单位： 。 ② eq \f(1,2)N2(g)＋ eq \f(3,2)H2(g)⥫⥬NH3(g) K2＝ eq \f(c平(NH3),c\s\up6(\f(1,2))平(N2)·c\s\up6(\f(3,2))平(H2))，单位： 。 (mol·L-1)-1或mol-1·L (mol·L-1)-2或mol-2·L2 ③2NH3(g)⥫⥬N2(g)＋3H2(g) K3＝3,平) eq \f(c平(N2)·c(H2),c eq \o\al(2,平)(NH3)) ，单位： 。 (mol·L-1)2或mol2·L-2 2．由K1、K3可知，正向反应和逆向反应的平衡常数有什么关系？ 提示：互为倒数(或K1·K3＝1) 1．对于某一个反应，其平衡常数的表达式是唯一的吗？平衡常数表达式的书写哪些因素有关？ 提示：不唯一；对于某一化学反应，化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关，由于方程式书写方式不同，各反应物、生成物的系数不同，化学平衡常数表达式就不同。对于有纯固体或纯液体参与的反应，纯固体或纯液体不列入化学平衡常数表达式中。 对化学平衡常数的理解 (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和纯液体存在时，由于其浓度可看作常数“1”而不列入表达式。 (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，则平衡常数改变；若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。如： 3．由K1、K2可知，化学方程式的化学计量数变为原来的 eq \f(1,2)倍，化学平衡常数K1、K2有何关系？ 提示：K2＝K eq \s\up6(\f(1,2))1 eq \a\vs4\al([名师点拨])计算K利用的是物质的平衡浓度，而不是任意时刻浓度，也不能用物质的量。固体和纯液体物质的浓度视为常数，通常不列入平衡常数表达式中。　　 [典例1]　在一定体积的密闭容器中进行化学反应： CO2(g)＋H2(g) ⥫⥬CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数和温度的关系如下表所示： t/℃ 700 800 830 1000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 　　回答下列问题： (1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝________。 (2)该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。 (3)某温度下，平衡浓度符合下式c平(CO2)·c平(H2)＝c平(CO)·c平(H2O)，试判断此时的温度为________℃。 (4)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)＝2 mol·L-1，c(H2)＝1.5 mol·L-1，c(CO) ＝1 mol·L-1，c(H2O)＝3 mol·L-1，则下一时刻，反应________(填“正向”或“逆向”)进行。 [答案]　(1) eq \f(c平(CO)·c平(H2O),c平(CO2)·c(H2)) (2)吸热　(3)830　(4)逆向 [解析]　(2)由表中数据可知温度升高，K增大，故升高温度，平衡正向移动，则正反应为吸热反应。 (3)当c平 (CO2)·c平(H2)＝c平(CO)·c平(H2O)时，即K＝1，对应表中温度为830 ℃。 (4)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，Q>K，反应逆向进行。 1．对于反应3Fe(s)＋4H2O(g) ⥫⥬Fe3O4(s)＋4H2(g)的平衡常数，下列说法正确的是(　　) A．K＝4,平) eq \f(c(H2)·c平(Fe3O4),c eq \o\al(3,平)(Fe)·c eq \o\al(4,平)(H2O)) B．K＝4,平) eq \f(c(H2),c eq \o\al(4,平)(H2O)) C．增大c(H2O)或减小c(H2)，会使该反应平衡常数减小 D．改变反应的温度，平衡常数不一定变化 解析：选B　固体反应物或生成物，其浓度可视为常数，在平衡常数表达式中不写，A错误，B正确；化学平衡常数只与温度有关，而与反应物、生成物的浓度变化无关，故增大c(H2O)或减小c(H2)，该反应的平衡常数不变，但温度改变，平衡常数一定改变，C、D错误。 知识点二　平衡转化率 1．表达式 对于化学反应aA＋bB⥫⥬cC＋dD，反应物A的平衡转化率可以表示为 α(A)＝ eq \f(初始时A的物质的量－平衡时A的物质的量,初始时A的物质的量)×100%＝ eq \f(n始(A)－n平(A),n始(A))×100%＝ eq \f(Δn(A),n始(A))×100%。 2.规律 (1)同一反应的不同反应物，其转化率可能不同；当按照反应系数之比投入反应物时，反应物转化率相同。 (2)多种反应物参加反应时，提高一种反应物的物质的量，可以 其他反应物的转化率，而该反应物本身的转化率会 。 注意：若求某一时刻的转化率，只要把平衡时的反应物物质的量改为某一时刻的反应物物质的量即可。 [思考探究] 1．对于一定温度下A、B、C三个密闭容器中发生反应：H2(g)＋CO2(g) ⥫⥬H2O(g)＋CO(g)。 初始浓度/ mol·L-1 平衡浓度/ mol·L-1 平衡转化率/% H2 CO2 H2 CO2 H2 CO2 A 0.10 0.10 0.040 B 0.12 0.10 54 C 0.10 0.20 0.122 (1)反应物的初始浓度及相应平衡转化率，完成上表。 (2)比较A、B两容器中的初始浓度及平衡转化率，可得出的结论是： 。 (3)比较A、C两容器中的初始浓度及平衡转化率，可得出的结论是： 。 增大H2的浓度，可提高CO2的平衡转化率，但本身的平衡转化率降低 增大CO2的浓度，可提高H2的平衡转化率，但本身的平衡转化率降低 2．一定温度下，用4 mol SO2与2 mol O2进行反应：2SO2(g)＋O2(g) ⥫⥬2SO3(g)　ΔH＝－196.640 kJ·mol-1，当达到平衡时放出314.624 kJ热量，该温度下SO2的平衡转化率为__________。 答案：根据放出314.624 kJ的热量可知参加反应的SO2的物质的量为 eq \f(314.624 kJ,196.640 kJ·mol-1)×2＝3.2 mol，则SO2的平衡转化率为 eq \f(3.2 mol,4 mol)×100%＝80%。 1．模式——三段式 mA(g)＋nB(g) ⥫⥬pC(g) ＋qD(g) 初始浓度/(mol·L-1)　a　 　　b　　 　　0　　　 0 转化浓度/(mol·L-1) mx nx px qx 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2]　X、Y、Z三种气体，取X和Y按1∶1的物质的量之比混合，放入密闭容器中发生如下反应：X＋2Y⥫⥬2Z，达到平衡后，测得混合气体中反应物剩余的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3∶2，则Y的转化率最接近于(　　) A．33%　　　　　　　　　B．40% C．50% D．66% [答案]　D [解析]　根据题给信息．可设开始加入X和Y的物质的量为a，达到平衡时消耗X的物质的量为b，则消耗Y的物质的量为2b，生成Z的物质的量为2b，则： 　　　　　　　X　＋　2Y⥫⥬2Z 起始量(mol) a a 0 变化量(mol) b 2b 2b 平衡量(mol) a－b a－2b 2b 由题意可得 eq \f((a－b)＋(a－2b),2b)＝ eq \f(3,2)，b＝ eq \f(a,3)。 Y的转化率为 eq \f(2×\f(a,3),a)×100%≈66.7%。 2．在密闭容器中，给A和B的气体混合物加热，在催化剂存在下发生反应：A(g)＋B(g) ⥫⥬C(g)＋D(g)。在500℃时，平衡常数K＝9若反应开始时，A和B的浓度都是0.02 mol·L-1，则在此条件下A的转化率为(　　) A．25%　　　　　　　　B．50% C．75% D．80% 解析：选C　依据化学平衡，设A消耗的浓度为x mol·L-1，分析三段式列式计算： 　　　　　　　　　A(g)　＋　B(g) ⥫⥬C(g)＋D(g) 起始量(mol·L-1) 0.02 0.02 0 0 变化量(mol·L-1) x x x x 平衡量(mol·L-1) 0.02－x 0.02－x x x 平衡常数K＝ eq \f(c平(C)·c平(D),c平(A)·c平(B))＝ eq \f(x2,(0.02－x)2)＝9，解得： x＝0.015，A的转化率＝ eq \f(0.015 mol·L-1,0.02 mol·L-1)×100%＝75%。 [课堂检测] 1．关于化学平衡常数的叙述正确的是(　　) A．温度一定，一个化学反应的平衡常数不是一个常数 B．两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数不变 C．温度一定时，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数 D．生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积的比值小于K时，反应逆向进行 解析：选C　K是温度的函数，平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关。正、逆反应的平衡常数互为倒数，如H2(g)＋I2(g) ⥫⥬2HI(g)，K正＝ eq \f(c2(HI),c2(H2)·c(I2))，K逆＝ eq \f(c(H2)·c(I2),c2(HI))，所以K正＝ eq \f(1,K逆)。生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积的比值小于K，反应正向进行。 2．在恒容密闭容器中，CO与H2发生反应CO(g)＋2H2(g) ⥫⥬CH3OH(g)　ΔH＜0，达到平衡后，若只改变某一条件，下列示意图正确的是(　　) 解析：选B　平衡常数只与温度有关。 3．在25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表所示： 物质 X Y Z 初始浓度/mol·L-1 0.1 0.2 0 平衡浓度/mol·L-1 0.05 0.05 0.1 下列说法错误的是(　　) A．反应达到平衡时，X的转化率为50% B．反应可表示为X(g)＋3Y(g) ⥫⥬2Z(g)，其平衡常数为1 600 解析：选C　X、Y、Z的浓度变化量分别为0.05 mol·L-1、0.15 mol·L-1、0.1 mol·L-1，且X、Y的浓度减小，Z的浓度增大，所以该反应的化学方程式为X(g)＋3Y(g) ⥫⥬2Z(g)；X的转化率为 eq \f(0.05 mol·L-1,0.1 mol·L-1)×100%＝50%，平衡常数K＝ eq \f(0.12,0.05×0.053)＝1600；平衡常数只受温度的影响反应前后压强之比为3∶2。 C．反应前后压强之比为2∶3 D．改变温度可以改变反应的平衡常数 4．在一定温度下，将100 mol N2、H2的混合气体充入密闭的恒压容器中反应，达平衡时，测得反应后混合气体的密度是反应前混合气体密度的1.25倍，且反应后混合气体的平均式量为15.5，则平衡时，N2转化的百分率为(　　) A．20%　　　　　　　　　　B．25% C．30% D．40% 解析：选B　设起始时N2物质的量为a，H2物质的量为b，反应掉N2物质的量为x，依题意： 　　　　　　 N2　＋　3H2(g)　　　　2NH3 起始(mol)　　a　 　　　　b　　　　　　0 转化(mol) x 3x 2x 平衡(mol)　　a－x　　　b－3x 2x a＋b＝100，a＋b＝1.25(a＋b－2x)，28 g·mol-1 a＋2 g·mol-1 b＝15.5 g·mol-1 (a＋b－2x)；解得a＝40 mol，b＝60 mol，x＝10 mol，α(N2)＝ eq \f(10 mol,40 mol)×100%＝25%。 5．将固体A置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应： ①A(s) ⥫⥬B(g)＋C(g)； ②2C(g) ⥫⥬D(g)＋E(g)。 达到平衡时，c(D)＝0.5 mol·L-1，c(C)＝4 mol·L-1，则此温度下反应 ①的平衡常数为(　　) A．25 mol2·L-2 B．20 mol2·L-2 C．16 mol2·L-2 D．9 mol2·L-2 解析：选B　依题意得，平衡时c(C)＝4 mol/L，C分解生成的D的浓度为0.5 mol/L，A分解生成的C的浓度为4 mol/L＋2×0.5 mol/L＝5 mol/L，故A分解生成的B的浓度为5 mol/L，所以反应①的平衡常数K＝c(B)·c(C)＝5×4 mol2·L-2＝20 mol2·L-2。 6．高炉炼铁中发生的基本反应之一如下： FeO(s)＋CO(g) ⥫⥬Fe(s)＋CO2(g)　ΔH>0 其平衡常数可表示为K＝ eq \f(c(CO2),c(CO))，已知1100 ℃时K＝0.263。化学平衡常数只与温度有关，不随浓度和压强的变化而变化。 (1)温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比________，平衡常数K________(以上均填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)1100 ℃时测得高炉中c(CO2)＝0.025 mol·L-1、c(CO)＝0.1 mol·L-1，在这种情况下，该反应是否处于化学平衡状态？______(填“是”或“否”)，此时反应向________(填“正反应”或，“逆反应”)方向进行，其原因是 ______________________ 解析：若生成物的浓度幂之积与反应物的浓度幂之积的比值Q＝K，则可逆反应达到平衡状态；若Q<K，反应向右进行；若Q>K，反应向左进行。 (1)FeO(s)＋CO(g) ⥫⥬Fe(s)＋CO2(g)　ΔH>0，正反应是吸热反应，升高温度，平衡常数增大， eq \f(c(CO2),c(CO))增大，则 eq \f(V(CO2),V(CO))增大。 (2)1100 ℃时测得高炉中c(Co2)＝0.025 mol·L-1，c(CO)＝0.1 mol·L-1，Q＝ eq \f(0.025,0.1)＝0.25<K＝0.263，反应未达到平衡状态。反应向正反应方向进行。 答案：(1)增大　增大 (2)否　正反应　Q＝ eq \f(0.025 mol·L-1,0.1 mol·L-1)＝0.25＜0.263＝K $$