2.2 化学平衡 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

2.2 化学平衡 化学平衡状态 01 02 化学平衡常数 03 影响化学平衡的因素 引言 引言 Question 1：对于可逆反应：，反应过程中，正、逆反应，如何变化的，反应物可以完全被消耗吗？生成物可以完全被生成吗？ 最终都会达到浓度不变，那么其速率最终会达到什么状态呢？ 化学平衡状态 化学平衡状态 限度 平衡状态 --- 动态平衡 化学平衡状态 平衡状态有什么特点？ 逆 等 动 定 变 研究对象为可逆状态 平衡时， 平衡时，动态平衡 平衡时，各物质有定值 化学平衡状态 【例题】有关可逆反应,下列叙述正确的是（ ） A.达到化学平衡时， B.若单位时间内生成NO 的同时，消耗，则反应达到化学平衡状态 C.达到化学平衡时，若增大反应容器的体积，则正反应速率减少，逆反应速率增大 D.化学反应速率关系： A 化学平衡状态 化学反应都是有限度的，那么这个限度如何表示呢？ 化学平衡常数 化学平衡常数 既然是表示限度的如何表示反应的程度？ 在457.6 ，在一定温度下，经过大量的实验数据得出结论,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物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(简称平衡常数),用符号K表示。 Question -提示：反应过程中，生成物越多是否反应程度越大？ 我们可以通过生成物与反应物的比值来表示反应的程度 例如： 或 （建议） 注意！⚠️：固体和纯液体不代入表达式 化学平衡常数 补充：如果不平衡时，又该如何列式？该式子又有什么实际应用？ Question -提示：该式子为定义式！决定式子为： 例如： 注意！⚠️：非平衡状态下，不能使用“[ ]”表示，只能用“C”！ 应用意义：判别可逆反应的发生方向！ 当 Q > K时，反应逆向进行 当 Q = K时，反应处于平衡状态 当 Q < K时，反应正向进行 12 化学平衡常数 【例题 1】加热 依次发生的分解反应为 ① ② 在容积为2.0L的恒容密闭容器中 充入8.0 mol , 加热到t℃,达到 平衡后的物质的量为9.0 mol, 的物质的量为3.4 mol。则t ℃时反应①的平衡常数为（ ） A. 10.7 B.8.5 C.9.6 D. 10.2 B 13 化学平衡常数 【例题 2】某温度下,在2L密闭容器中加入一定 量的A,发生化学反应 ),反应过程中 B、A的浓度比值与时间t的关系如图所示,若测得15 min 时c(B) =1.6 mol ・L-1,下列结论正确的是 （ ） A.该温度下此反应的平衡常数为3.2 B. A 的初始物质的量为4 mol C.反应达到平衡时, A的转化率为80% D. 增大B的浓度,该反应的平衡常数一定减小 C 14 化学平衡常数 【例题 3】 在某温度下，将含有H2和I2 各0.10 mol的气态混合物充入容积为10 L的密闭容器中，充分反应并达到平衡后，测得c(H2)=0.0080 mol·L-1。 （1）计算该反应的平衡常数。 【解】 （1）依题意可知，平衡时c(H2)=0.0080 mol·L-1 ， 消耗c(H2)=0.0020 mol·L-1 ，生成c(HI)=0.0040 mol·L-1 。 起始浓度/(mol·L-1 ) 0.010 0.010 0 变化浓度/(mol·L-1 ) 0.0020 0.0020 0.0040 平衡浓度/(mol·L-1 ) 0.0080 0.0080 0.0040 15 化学平衡常数 【例题 3】 在某温度下，将含有H2和I2 各0.10 mol的气态混合物充入容积为10 L的密闭容器中，充分反应并达到平衡后，测得c(H2)=0.0080 mol·L-1。 （2）在上述温度下，若起始时向该容器中通入 H2和I2(g)各0.20 mol，试求达到化学平衡时各物质的浓度。 依 题 意 可 知， 起 始 时 c(H2)=0.020 mol·L-1 ， c(I2)=0.020 mol·L-1 。 设H2的变化浓度为 x mol·L-1 。则： 起始浓度/(mol·L-1 ) 0.020 0.020 0 变化浓度/(mol·L-1 ) x x 2x 平衡浓度/(mol·L-1 ) 0.020-x 0.020-x 2x 由于K只与温度有关，则K = 0.25，故： 则 x = 0.0040 则：c(H2)=c(I2)=0.016 mol·L-1，c(HI)=0.008 0 mol·L-1 16 化学平衡常数 【例题 4】 在容积不变的密闭容器中，将2.0 mol 与10 mol 混合加热到830 ℃，达到下列平衡： 此时该反应的K为1.0。求达到平衡时转化为的转化率。 【解】 设达到平衡时 转化为 的物质的量为 x mol，容器的容积为y L。 起始浓度（mol·L-1） 0 0 变化浓度（mol·L-1） 平衡浓度（mol·L-1） 17 影响化学平衡的因素 18 影响因素 思考，化学平衡的影响因素有哪些？ 外界因素：浓度、温度、压强、催化剂 【实验 2-1】 向盛有5 mL 0.005 mol/L FeCl3溶液的试管中加入5 mL 0.015 mol/L KSCN溶液，溶液呈红色。 将上述溶液平均分装在a、b、c 三支试管中，向试管 b中加入少量铁粉，向试管 c 中滴加 4 滴 1 mol/L KSCN溶 液，观察试管b、c中溶液颜色的变化，并均与试管a对比。 19 影响因素 原理 实验步骤 将上述溶液分别装入a、b、c三支试管中 20 影响因素 实验现象 现象解释 --------- 溶液呈现红色 溶液红色变浅 溶液红色加深 加入少量Fe粉,发生反应 ; 减小,平衡向逆 反应方向移动, 减小,溶液 红色变浅 加入浓度较大的 溶液,增大,平衡向正反应方 向移动,增大 21 影响因素 【实验 2-2】 如图所示，用注射器吸入和的混合气体（使注射器的活塞位于Ⅰ处），将细管端用橡胶塞封闭。然后把活塞拉到Ⅱ处，观察管内混合气体颜色的变化。当反复将活塞从Ⅱ处推到Ⅰ处及从Ⅰ处拉到Ⅱ处时，观察管内混合气体颜色的变化。 实验原理 实验装置 22 影响因素 实验步骤 实验装置如图所示,用50mL 注射器吸入和的混合气体(使注射器的活塞位于I处),将细管端用橡胶塞封闭。然后把活塞拉到Ⅱ处,观察管内混合气体颜色的变化。当反复将活塞从Ⅱ处推到I处及从 I 处拉到 Ⅱ处时,观察管内混合气体颜色的变化 压强变化 把活塞从ⅡI处推到 I 处,体系压强增大 把活塞从I 处拉到 II处,体系压强减小 实验现象 现象解释 混合气体的颜色先变深又逐渐变浅 混合气体的颜色先变浅又逐渐变深 颜色先变深是因为体积突 然减小,c(NO₂)增大;又 逐渐变浅是因为压强增 大,平衡向消耗 NO₂的方 向移动,c(NO₂)减小 颜色先变浅是因为体积突然增大(NO₂) 减小;又逐渐变深是因为压强减小,平衡 向生成NO₂的方向移 动,c(NO₂)增大 23 影响因素 【实验 2-3】 如图所示，把和的混合气体通入两只连通的烧瓶，然后用弹簧夹夹住乳胶管；把一只烧瓶浸泡在热水中，另一只浸泡在冰水中。观察混合气体颜色的变化。 实验原理 实验装置 24 影响因素 实验原理 实验现象 现象解释 浸泡在热水中的烧瓶内红棕色加深 浸泡在冰水中的烧瓶 内红棕色变浅 升高温度,平衡向生成NO₂的方向移动, c(NO₂)增大 降低温度,平衡向消耗 NO₂的方向移动, c(NO₂)减小 【补充】 催化剂对化学反应因素的影响 催化剂能够同等程度地改变正反应速率和逆反应速 率,因此它对化学平衡的移动无影响,但是使用催化剂 能改变反应达到平衡所需的时间。 25 影响因素 【补充】 催化剂对化学反应因素的影响 催化剂能够同等程度地改变正反应速率和逆反应速 率,因此它对化学平衡的移动无影响,但是使用催化剂 能改变反应达到平衡所需的时间。 26 影响因素 总结 1.反应物浓度增加，化学平衡向右移动，达到新的平衡； 2.温度升高，对于正逆反应速率同时增加；对于吸热反应而言，平衡正向移动； 3.压强增大，对于气态反应物的分子总数 > 气态生成物的分子总数，平衡正向移动 勒夏特列原理 经过上述总结你发现什么规律？ 法国化学家勒夏特列总结出一条经验规律：如果改变影响平衡的一个因素，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动，即勒夏特列原理 27 亨利·勒夏特列（Henri Louis Le Chatelier，1850年10月8日-1936年9月17日），法国化学家，生于巴黎化学世家。1875年毕业于巴黎工业大学，1887年获博士学位后任高等矿业学校普通化学教授，1907年兼任法国矿业部长，第一次世界大战期间任武装部长 人物生平 28 勒夏特列早年研究水泥煅烧、陶瓷退火及炸药研发，1887年发明热电偶与光学高温计，实现对3000℃以上的高温测量。其乙炔气研究促成氧炔焰发生器的发明，该技术至今应用于金属切割焊接领域 。 1888年提出勒夏特列原理，揭示化学平衡移动规律，为工业反应产率优化提供理论依据。 1936年逝世于伊泽尔 人物生平 29 练习与应用 1.在一定温度下，反应达到平衡，该反应的平衡常数表达式为K= 。若平衡时各物质的浓度分别为：c(A)=2.0 mol/L、c(B)=2.0 mol/L、c(C)=1.0 mol/L，则K= 。 练习与应用 2.在一定条件下的密闭容器中发生反应：。当达到平衡时，下列各项措施中，不能提高乙烷转化率的是（ ） A. 增大容器的容积 B.升高反应的温度 C.分离出部分氢气 D.等容下通入稀有气体 3.在一定温度下的容积不变的密闭容器中发生反应：。下列叙述中，能说明反应 达到化学平衡状态的是（ ） Z的生成速率与Z的分解速率相等 B. 单位时间内消耗a mol X，同时生成3a mol Z C. 容器内的压强不再变化 D. 混合气体总的物质的量不再变化 D A 31 4.在一定温度下的密闭容器中发生反应：，平衡时测得A的浓度为0.50 mol/L。 保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的两倍，再达平衡时，测得A的浓度为0.30 mol/L。下列 有关判断正确的是（ ） A. B. 平衡向正反应方向移动 C. B的转化率降低 D. C的体积分数减小 练习与应用 5.在容积不变的密闭容器中，一定量的 发生反应。温度分别为 时， 的 体 积 分 数 随 时 间 的 变 化 如 右 图。 该 反 应 的 ΔH 0（ 填 “>” “<”或“=”，下同）；若时该反应的化学平衡常数分别为，则 。 C D < > 32 练习与应用 6.甲醇是重要的化工原料，应用前景广阔。研究表明，二氧化 碳与氢气反应可以合成甲醇，反应如下 （1）反应的平衡常数表达式为K= 。 （2）有利于提高平衡时转化率的措施有 （填字母）。 a.使用催化剂 b. 加压 c. 增大的初始投料比 （3）研究温度对甲醇产率的影响时发现，在210 ~ 290 ℃，保持原料气中的投料比不变，得到平衡时甲醇的产率 与温度的关系如图所示， 则该反应的ΔH 0（填 “>”“=”或“ < ” )，依据是 。 b < 从210~ 290 , 甲醇产率逐渐降低,即升高温度,化学平衡向逆反应方向移 动,根据勒夏特列原理可知,正反应为放热反应。 33 练习与应用 7.已知一氧化碳与水蒸气的反应为：。在830 ℃时该反应的平衡常数是 1.0。如果反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.1 mol/L，计算一氧化碳在此反应条件下的转化率 始 变 平 0.1 0.1 0 0 x x x x 0.1 - x 0.1 - x x x K = 解：设变化量为x mol·L-1 34 $