第2章 第2节 第1课时 化学平衡常数（课件PPT）-【步步高】2024-2025学年高二化学选择性必修1学习笔记（鲁科版 京粤闽皖豫宁陕）

该高中化学课件聚焦化学平衡状态判断、平衡常数及应用，通过浓度数据分析导入平衡常数，从平衡状态特征、判断方法到平衡常数概念、表达式及应用，构建逻辑学习支架衔接知识点。 其亮点是以科学思维为核心，通过H₂+I₂反应数据推理建构平衡常数模型，结合“变量不变”判据、Q与K比较等实例培养证据推理能力。科学探究环节的思考交流和对点训练促进问题解决，助学生深化化学观念，教师可高效开展教学。

第1课时 化学平衡常数 第2章　第2节 <<< 核心素养 发展目标 1.通过化学平衡状态时的浓度数据分析，认识化学平衡常数的概念，并能分析推测其相关应用。 2.建立化学平衡状态判断方法及平衡常数表达式书写的思维模型。 2 内容索引 一、化学平衡状态及其判断 二、认识化学平衡常数 课时对点练 三、平衡常数的意义及应用 3 > < 一 化学平衡状态及其判断 1.化学平衡状态 在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，反应物和反应产物的组成(浓度、百分含量)不再 而变化，正反应速率和逆反应速率相等的状态。 一 化学平衡状态及其判断 随时间的延续 2.化学平衡状态的特征 可逆反应 浓度 百分 含量 动态 ＝ ≠ 改变 3.平衡状态的判断方法 (1)直接判据——定义法 化学计量数 不同方向 (2)间接判据——“变量不变”时即为平衡 当反应过程中变化的量不再改变时，化学反应达到平衡状态，即反应前后始终不变的量不能作为判据。 (1)在化学平衡建立过程中，v正一定大于v逆 (2)化学平衡状态是一定条件下可逆反应进行到最大限度的结果 (3)化学反应达到化学平衡状态后反应物和反应产物的浓度相等 × √ × 正误判断 1.在一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入一定容积的密闭容器中，在催化剂作用下发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1，当达到化学平衡时，下列说法正确的是 A.用SO2表示的化学反应速率等于0 B.SO2和SO3共2 mol C.放出197 kJ热量 D.生成O2的速率与生成SO3的速率相同 √ 思考交流 可逆反应处于平衡状态时，正、逆反应速率相等但不等于0，A错误； 化学反应中原子守恒，所以化学平衡时SO2和SO3中硫原子的总物质的量等于反应初始时SO2的物质的量，B正确； 达到化学平衡时2 mol SO2和1 mol O2不可能完全转化为2 mol SO3，故放出的热量小于197 kJ，C错误； 化学反应中SO3和O2的化学计量数不同，二者的生成速率不同，D错误。 2.在恒温恒容条件下，下列三个可逆反应的某些“量”不再随时间改变时，判断是否一定达到了平衡状态。   N2(g)＋3H2(g) 2NH3 H2(g)＋I2(g) 2HI(g) C(s)＋CO2(g) 2CO(g) ①混合气体的总质量m总 _______ _______ ___ 不一定 不一定 是   N2(g)＋3H2(g) 2NH3 H2(g)＋I2(g) 2HI(g) C(s)＋CO2(g) 2CO(g) ②混合气体的总物质的量n总 ___ _______ ___ 是 不一定 是   N2(g)＋3H2(g) 2NH3 H2(g)＋I2(g) 2HI(g) C(s)＋CO2(g) 2CO(g) ③混合气体的密度ρ _______ _______ ___ 不一定 不一定 是   N2(g)＋3H2(g) 2NH3 H2(g)＋I2(g) 2HI(g) C(s)＋CO2(g) 2CO(g) ④体系的压强p ___ _______ ___ ⑤混合气体的平均摩尔质量 ___ _______ ___ 是 不一定 是 是 不一定 是 返回 认识化学平衡常数 > < 二 二 认识化学平衡常数 1.下表是698.6 K时，反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)以不同初始浓度测得和计算的数据。 初始浓度/(mol·L－1) 平衡浓度/(mol·L－1) c始(H2) c始(I2) c始(HI) c平(H2) c平(I2) c平(HI) 0.010 67 0.011 96 0 0.001 83 0.003 13 0.017 67 54.51 0.011 35 0.009 04 0 0.003 56 0.001 25 0.015 59 54.62 0.011 34 0.007 51 0 0.004 57 0.000 74 0.013 54 54.21 初始浓度/(mol·L－1) 平衡浓度/(mol·L－1) c始(H2) c始(I2) c始(HI) c平(H2) c平(I2) c平(HI) 0 0 0.004 49 0.000 48 0.000 48 0.003 53 54.08 0 0 0.010 69 0.001 14 0.001 14 0.008 41 54.42 观察各组分的初始浓度和 值，可得出的结论是____________ _______________________________________________________________ ___________________________。 不管H2、I2 和HI的初始浓度是多大，只要保持反应体系的温度不变，达到化学平衡 状态后 就为常数 2.平衡常数的概念 在一定温度下，一个可逆反应达到化学平衡时，体系内反应产物浓度幂(以其化学计量数为幂)之积与反应物浓度幂之积的比值就是一个常数，叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K表示。 3.平衡常数表达式 对于一般的可逆反应： aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g) K＝____________ 1.写出下列可逆反应的平衡常数表达式 ①H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，K＝ 。 ②C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)，K＝ 。 ③Cl2(aq)＋H2O(l) H＋(aq)＋Cl－(aq)＋HClO(aq)， K＝ 。 思考交流 2.写出下列反应的化学平衡常数表达式，并回答下列问题。 (1)①N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　K1＝ 。 ③2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)　K3＝ 。 (2)书写化学平衡常数表达式时应注意哪些问题？ 提示　①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的表达式中； ②对于某一化学反应，K的表达式不是唯一的，取决于化学方程式的系数。 (3)由化学方程式①②知，若化学方程式①的化学计量数变为原来的后成为化学方程式②，化学平衡常数K1、K2有何关系？ 提示　K2＝ 。 (4)由化学方程式①③得出正向反应和逆向反应的平衡常数有何关系？ 提示　互为倒数，即K1·K3＝1。 3.(1)已知在600 ℃时，写出以下三个反应的平衡常数表达式。 反应①：CO(g)＋CuO(s) CO2(g)＋Cu(s)　K1＝________； 反应②：H2(g)＋CuO(s) Cu(s)＋H2O(g)　K2＝________； 反应③：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　K3＝_______________； (2)反应④2CO(g)＋2CuO(s) 2CO2(g)＋2Cu(s)的平衡常数K4与K1的关系是________。 (3)反应③的K3与K1、K2的关系是________。 归纳总结 (1)K与化学计量数等倍扩大或缩小成幂指数关系。 (2)对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。 (3)若两反应的平衡常数分别为K1、K2，则： ①若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1·K2。 返回 平衡常数的意义及应用 > < 三 1.影响化学平衡常数的因素 (1)内因：反应物本身的性质，同一温度下，不同的反应化学平衡常数不同。 (2)外因：同一化学反应，平衡常数与浓度、压强 ，与温度有关，升高温度，吸热反应的平衡常数 ，反之减小。 如不同温度时，H2(g)＋I2(g) 2HI(g)　ΔH＝－14.9 kJ·mol－1的平衡常数K： 三 平衡常数的意义及应用 无关 增大 温度 425.6 ℃ 457.6 ℃ K 54.5 48.7 2.意义及应用 (1)判断可逆反应进行的程度 平衡常数的大小反映了化学反应 (即反应限度)。 可能进行的程度 越大 完全 越小 不完全 K值 <10－5 10－5～105 >105 反应程度 很难进行 可逆 进行得较完全 (2)判断可逆反应是否达到化学平衡状态及反应进行的方向 对于可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在一定温度下的任意状态，反应物与反应产物的浓度有如下关系： 浓度商Q＝ ， Q ＜K　反应向 进行； ＝K　反应处于 ； ＞K　反应向 进行。 正反应方向 化学平衡状态 逆反应方向 (1)K越大，表明可逆反应正向进行的程度越大 (2)浓度、温度变化时，平衡常数都会改变 (3)K越大，反应越容易进行 (4)K越大，该可逆反应的速率越快 (5)升高温度，平衡常数增大 × √ × × × 正误判断 1.已知298.15 K时，可逆反应Pb2＋(aq)＋Sn(s) Pb(s)＋Sn2＋(aq)的平衡常数K＝2.2，若溶液中Pb2＋和Sn2＋的浓度均为0.10 mol·L－1，则反应进行的方向是 A.向右进行 B.向左进行 C.处于平衡状态 D.无法判断 √ 思考交流 2.在1 L恒容密闭容器中充入0.2 mol CH4和1.0 mol H2O，在温度900 K条件下进行反应：CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)。 (1)保持温度不变，若容器内n(CO)＝0.1 mol，此时反应_________(填“正向进行”“逆向进行”或“处于平衡状态”)(已知：900 K时反应的平衡常数为1.2 mol2·L－2)。 正向进行 (2)若保持900 K，达到平衡时再往容器内充入0.1 mol He，此时v正____v逆(填“>”“<”或“＝”)。 ＝ 反应容器容积不变，达到平衡时再充入0.1 mol He，He不参与反应，也不会改变反应物和反应产物的浓度，K与Q仍然相等，平衡状态不变。 返回 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 题组一　平衡状态的判断 1.(2023·河北保定校考期中)一定条件下，反应C(s)＋CO2(g) 2CO(g)已达到平衡，下列说法正确的是 A.C和CO2不再反应 B.v正(C)＝v逆(C)＝0 C.混合物中CO和CO2的浓度不变 D.混合物中CO的浓度一定是CO2的两倍 √ 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学平衡为正、逆反应速率相等且不为零的动态平衡，故A、B错误； 当化学反应达到平衡后，正、逆反应速率相等，混合物中一氧化碳和二氧化碳的浓度不变，但一氧化碳的浓度不一定是二氧化碳的两倍，故C正确、D错误。 对点训练 15 对点训练 2.在一定条件下，气体参与的某正反应方向ΔH＜0的可逆反应达到化学平衡时，下列说法不正确的是 A.反应物的浓度一定等于反应产物的浓度 B.反应体系中压强恒定 C.反应体系中混合物的组成保持不变 D.反应体系中温度不变 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对于放热的可逆反应，达到平衡时，反应物与反应产物的浓度不一定相等，A项错误； 可逆反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，气体分子数保持不变，反应体系中压强恒定，混合物的组成保持不变，反应体系中温度不变，B、C、D项正确。 15 对点训练 3.可逆反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或反应产物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是 A.3v正(N2)＝v正(H2) B.v正(N2)＝v逆(NH3) C.2v正(H2)＝3v逆(NH3) D.v正(N2)＝3v逆(H2) √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 可逆反应达到化学平衡状态的主要特征之一是v正＝v逆，而3v正(N2)＝v正(H2)并未反映出v正＝v逆的关系，即A项不正确； 在N2与H2合成NH3的反应中，v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2，分析时一要注意二者应分别代表正反应速率和逆反应速率，二要注意不同物质的速率之比等于化学计量数之比。 15 4.一定条件下，向密闭容器中充入1 mol NO和1 mol CO进行反应：NO(g)＋CO(g) N2(g)＋CO2(g)，测得化学反应速率随时间的变化关系如图所示，其中处于化学平衡状态的点是 A.d点　　B.b点　　C.c点　　D.a点 √ 对点训练 由图可知，a、b、c点的正反应速率均大于逆反应速率，都未达到化学平衡状态；只有d点正、逆反应速率相等，处于化学平衡状态。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 5.恒温时向2 L密闭容器中通入一定量的气体X和Y，发生反应：2X(g)＋Y(g) 3Z(g)，Y的物质的量n(Y)随时间t变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 A.正反应速率a点比b点小 B.t0 min时该反应停止 C.t0 min时，c(Z)＝0.75 mol·L－1 D.当密闭容器中的压强不再变化，该可逆反应达到化学平衡状态 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 反应开始加入一定量的气体X和Y，则反应2X(g)＋Y(g) 3Z(g)从正反应方向开始进行，随着反应的进行，正反应速率越来越小，到平衡时达到最小值，则根据图示可知，a点的正反应速率大于b点的正反应速率，A错误； 可逆反应t0 min时达到平衡，此时反应仍在进行，正反应速率等于逆反应速率，B错误； 15 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 从图像中可以看出，从反应开始到平衡，参加反应的Y的物质的量为0.5 mol，则生成的Z的物质的量为1.5 mol，因此t0 min时，c(Z)＝ ＝0.75 mol·L－1，C正确； 该反应是一个反应前后气体物质的量不变的反应，体系的压强始终不变，因此不能根据压强不变判断反应是否达到平衡状态，D错误。 15 对点训练 题组二　平衡常数及影响因素 6.下列关于平衡常数的说法正确的是 A.在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓度表示，反应产物浓度用 平衡浓度表示 B.任何条件下，化学平衡常数是一个恒定值 C.可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度 D.平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂有关 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 在平衡常数表达式中，反应物浓度和反应产物浓度都应用平衡浓度表示，故A项错误； 平衡常数越大，说明可逆反应进行的程度越大，故C项正确； 同一反应，化学平衡常数只受温度影响，与浓度、压强、催化剂等无关，故D项错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 7.已知：298 K下合成氨反应的平衡常数K＝4.1×106 mol－2·L2，下列说法错误的是 A.合成氨反应在298 K时进行得比较完全 B.合成氨反应在298 K时反应速率较快 C.仅从K的值无法得知该反应的平衡转化率 D.改变温度，K的值也会变化 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 K的数值大于105，通常认为反应进行得较完全，A正确； K只能衡量反应进行的程度，而不能体现反应速率，B错误； K不能体现转化率，如恒温条件下，转化率发生变化，但是K不变，C正确； K的值只与温度有关，随着温度的变化而变化，D正确。 15 对点训练 8.在一定条件下，有下列分子数之比相同的可逆反应，其平衡常数K分别是①H2＋F2 2HF　K＝1047；②H2＋Cl2 2HCl　K＝1017；③H2＋Br2 2HBr　K＝109；④H2＋I2 2HI　K＝1。比较K的大小，可知各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是 A.①②③④ B.④②③① C.①④③② D.无法确定 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 化学平衡常数越大，表示该反应的正反应进行的程度越大。 15 9.对于可逆反应2SO2＋O2 2SO3，在一定温度下平衡常数为K，下列变化中，能使K发生变化的是 A.将SO2的浓度增大 B.增大体系的压强 C.使用合适的催化剂 D.升高体系的温度 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 化学平衡常数只随温度的改变而改变，则只有改变体系温度才能使K发生变化，故选D。 15 10.下列标志可表明对应反应达到平衡状态的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 选项 反应条件 可逆反应 标志 A 恒温恒容 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) 混合气体的密度不变 B 恒温恒压 NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g) NH3在混合气体中的百分含量不变 C 恒温恒容 H2(g)＋I2(g) 2HI(g) 2v正(H2)＝v逆(HI) D 恒温恒压 2NO2(g) N2O4(g) c(NO2)＝2c(N2O4) √ 15 该反应的反应物和反应产物都是气体，气体的质量不变，反应在恒温恒容密闭容器中进行，气体的体积不变，反应混合气体的密度始终不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，A不符合题意； 该反应中只有反应产物是气体，二者的物质的量之比为定值，NH3在混合气体中的百分含量始终不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，B不符合题意； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 在任何时刻都存在2v正(H2)＝v正(HI)，若2v正(H2)＝v逆(HI)，则v正(HI)＝v逆(HI)，反应处于平衡状态，C符合题意； 在任何时刻物质反应时转化浓度关系为c(NO2)＝2c(N2O4)，但反应达到平衡时是否存在该浓度关系，与开始时加入反应物的多少及反应条件有关，不能据此判断反应是否达到平衡状态，D不符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 15 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 12.已知下列反应的平衡常数：①H2(g) ＋S(s) H2S(g)　K1；②S(s)＋ O2(g) SO2(g)　K2 ；则反应H2(g) ＋SO2(g) O2(g) ＋H2S(g)的平衡常数是 A.K1＋K2 B.K1－K2 C.K1 ·K2 D. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 15 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 13.(2023·四川巴中高二期末)在容积不变的密闭容器中进行反应：2M(g)＋N(g) 2Q(g)　ΔH，其平衡常数与温度的关系如图所示。下列说法正确的是 A.b点时v正>v逆 B.a点处v正(M)＝v逆(N) C.c点处v正(M)∶v正(N)＝2∶1 D.a、b、c三点中，只有b点处反应达到平衡状态 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 15 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 a点处于平衡状态，故v正(M)＝2v逆(N)，B错误； 化学反应中各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，c点处，v正(M)∶v正(N)＝2∶1，C正确； a、b、c三点都处于曲线上，故都达到平衡状态，D错误。 15 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 14.在2 L密闭容器内，800 ℃时反应2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表： 时间/s 0 1 2 3 4 5 n(NO) /mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 (1)图中表示NO2的浓度变化的曲线是____，用O2表示0～2 s内该反应的平均反应速率v(O2)＝_____________________。 b 1.5×10－3 mol·L－1·s－1 15 综合强化 该反应达到平衡时，n(NO)＝0.007 mol，此时n(NO2)＝0.013 mol，其浓度变化量为0.006 5 mol·L－1，所以表示NO2浓度变化的曲线是b。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (2)能说明该反应已达到平衡状态的是______(填字母)。 A.v(NO2)＝2v(O2) B.容器内气体总的物质的量保持不变 C.v逆(NO)＝2v正(O2) D.容器内气体的密度保持不变 BC A项中未指明正、逆反应速率，故无法说明该反应是否达到平衡状态，而D项中容器的体积及气体的总质量都不变，气体的密度也始终不变。 15 综合强化 15.下列反应在210 ℃时达到平衡： ①PCl5(g) PCl3(g)＋Cl2(g)　ΔH1＞0　K1＝1 mol·L－1 ②CO(g)＋Cl2(g) COCl2(g)　ΔH2＜0　K2＝5×104 mol－1·L ③COCl2(g) CO(g)＋Cl2(g)　ΔH3＞0　K3 (1)根据反应①的平衡常数K的表达式，平衡时下列等式必定成立的是_____(填字母)。 A.c平(PCl5)＝c平(PCl3)＝c平(Cl2)的值为1 B.c平(PCl5)＝c平(PCl3)·c平(Cl2)的值为1 C.c平(PCl5)＝c平(PCl3)·c平(Cl2) C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 (2)反应②和反应③的平衡常数表达式______(填“相同”或“不同”)，K3＝_________ mol·L－1。 不同 2×10－5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 (3)降低Cl2浓度，反应③的平衡常数K3将______(填“增大”“减小”或“不变”)。 不变 平衡常数只随温度变化而变化，故Cl2浓度改变，K3不变。 返回 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 本课结束 第2章　第2节 <<< ②N2(g)＋H2(g) NH3(g)　K2＝ 。  K4＝K  K3＝ ②若两反应相减，则总反应的平衡常数K＝。 Q＝＝＝1<K＝2.2，故反应未达到平衡，反应向右进行。 n(CO)＝0.1 mol时，CH4、H2O、H2的浓度依次为0.1 mol·L－1、0.9 mol·L－1、0.3 mol·L－1，Q＝ mol2·L－2＝0.03 mol2·L－2<1.2 mol2·L－2＝K，反应正向进行。 11.一定温度下，反应Ⅰ：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)的平衡常数为K1；反应Ⅱ：HI(g) H2(g)＋I2(g)的平衡常数为K2，则K1、K2之间的关系为 A.K1＝K B.K1＝K2 C.K1＝K2 D.K1＝ 根据平衡常数的定义可知，K1＝，K2＝ ， 可得K1＝。   根据平衡常数的定义可知，K1＝、K2＝，H2(g)＋SO2(g) O2(g)＋H2S(g)的平衡常数K＝＝。 v(NO)＝＝0.003 mol·L－1·s－1， v(O2)＝v(NO)＝0.001 5 mol·L－1·s－1。 反应①K1＝＝1 mol·L－1，故c平(PCl5)＝c平(PCl3)·c平(Cl2)，但其值不一定均等于1，故选C。 反应②③互为可逆反应，所以K2与K3不同，K3＝＝2×10－5 mol·L－1。 $