2.2.1 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

该高中化学课件聚焦化学平衡状态与平衡常数，通过复习不可逆反应提问“能否进行彻底”，结合可逆反应实例，搭建从可逆反应特征到平衡状态建立的知识支架，梳理核心概念脉络。 其亮点在于融合化学观念与科学思维，通过“变量不变即平衡”建模、N₂+3H₂反应平衡判断例题及H₂+I₂反应“三段式”计算，培养证据推理与模型建构能力。学生可系统掌握判断与计算方法，教师能借助结构化内容提升教学效率。

第二章 化学反应速率与化学平衡 第2节　化学平衡 第1课时 化学平衡状态 人教版选择性必修第一册 复习回顾 反应能否进行彻底？ N2 + 3H2 2NH3 催化剂 高温高压 Q1：回顾所学反应，谈谈有哪些可逆反应？有什么特点？ 复习回顾 2SO2+O2 2SO3 催化剂 高温 NH3 +H2O NH3 ·H2O SO2 +H2O H2SO3 2NO2 N2O4 Cl2 + H2O HCl+HClO N2+3H2 2NH3 催化剂 高温高压 一、化学平衡状态 1. 可逆反应 （1）定义：在同一条件下，正逆反应方向能够同时进行的反应。 （2）特征： 1）相同条件下； 2）正、逆反应同时进行； 3）反应物、生成物同时存在； 三 同 一 小 任一组分的转化率都小于100%。 （3）表示： 方程式用 连接，而不用 “ = ” 该反应是可逆反应，1 mol N2和3 mol H2不能完全转化生成2 mol NH3； Q2: 25℃时，合成氨的热化学方程式为： N2 (g) ＋3H2 (g) 2NH3 (g) △H= - 92.4kJ/mol ; 在该温度时，取1mol N2和3mol H2放在密闭容器中，在催化剂存在下进行反应，测得反应放出的热量 92.4kJ（填“大于”“小于”“等于“）。 小于 一、化学平衡状态 2. 化学平衡状态的建立 各物质的起始量 /mol 充分反应后各物质的量 /mol N2 H2 NH3 N2 H2 NH3 5 15 0 3 9 4 某温度下，在容积不变的密闭容器中，N2与H2充分反应后各物质的量不再改变，如表： Q：根据数据，随着反应进行，各 物质浓度、正逆反应速率如何发生变化？ N2+3H2 2NH3 正反应 逆反应 浓度 时间(t) NH3 N2 H2 随着反应的进行，体系中NH3的浓度逐渐增大，而N2与H2的浓度逐渐减小。从某一时刻开始，它们的浓度均不再改变。 一、化学平衡状态 2. 化学平衡状态的建立 反应速率 时间 正反应 逆反应 化学平衡 一定条件下，当正、逆反应速率相等时，达到看似不变的“表面静止”状态，但实际反应一直在进行。 v(正)>v(逆) v(正)=v(逆) N2+3H2 2NH3 正反应 逆反应 一、化学平衡状态 3. 化学平衡 (1) 定义： 在一定条件下可逆反应中，当正、逆反应速率相等时，反应物的浓度和生成物的浓度都不在改变。 化学平衡状态是可逆反应在一定条件下能达到的或完成的最大“限度”。 (2) 特征： 逆、等、动、定、变 可逆反应 正、逆速率相等 动态平衡 各物质浓度固定 外界条件改变时，平衡状态也随之改变 v正= v逆（同种物质） v正 = v逆 ≠ 0 一、化学平衡状态 3. 化学平衡 (3) 标志（判断方法） ： 正逆速率相等 或 各物质浓度不变 直 接 速率相等 浓度不变 同种物质 v正(A) = v逆(A) 不同物质v正 (A) : v逆(B) = 化学计量数之比 各组分的浓度等保持不变。 方法：先看正逆；再看比例 一、化学平衡状态 ①、3 v (N2)＝ v (H2) ( ) ②、2 v正(N2) ＝ v 逆(NH3) ( ) ③、消耗 1 mol N2的同时，生成 2 mol NH3 ( ) ④、1 mol H-H键断裂的同时，2molN-H键断裂 ( ) ⑤、单位时间内消耗的N2量是消耗NH3量的两倍 ( ) 【例1】 ，判断下列描述的反应状态是否达到平衡。 N2 + 3H2 2NH3 ⑥、用NO2、NO和O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1 ( ) × 没有表达清楚正/逆 √ ①、标示正/逆；②、速率比例关系正确 正向 正向 消耗1mol H2→正向 消耗2/3mol NH3→逆向 ①、有正有逆；②、比例正确 正向 逆向 比例不正确，无法表示正逆速率相等 思维建模：同种物质反向相等，不同物质反向成比例。 × × 速率之比始终等于方程系数比，无法用于判断平衡 × √ 一、化学平衡状态 3. 化学平衡 (3) 标志（判断方法） ： 间 接： “变量”不变 （各气体的体积、体系的密度、质量、平均相对分子质量r 、百分含量、温度、颜色、压强、转化率……） 重点：一个量随反应一直变，突然不变，则平衡 常用公式： φ(B) ＝ nB n总 M＝ m n ρ＝ m V 物质的量分数 密度 摩尔质量 相对分子质量 P V ＝ n R T 一、化学平衡状态 PV＝nRT 【例2】在一定温度下的 恒容 容器中，判断下列描述状态不变时反应是否达到平衡。 ① 混合气体的 压强 不变？ ② 混合气体的总物质的量 不变？ (1) 2SO2(g)＋O2(g) ⇌2SO3(g)________。 (2) I2(g)＋H2(g) ⇌2HI(g)________。 (3) C(s)＋CO2(g) ⇌2CO(g)________。 思维建模：变量不变 ，即平衡 恒压 左≠右 左=右 左≠右 体积 P、V、T 一、化学平衡状态 思维建模：变量不变 ，即平衡 百分含量 【例3】在一定温度下的 恒容 容器中，判断下列描述状态不变时反应是否达到平衡。 某种气体的百分含量不变？ (1) 2SO2(g)＋O2(g) ⇌2SO3(g)________。 (2) I2(g)＋H2(g) ⇌2HI(g)________。 (3) C(s)＋CO2(g) ⇌2CO(g)________ 。 φ(B) ＝ nB n总 一、化学平衡状态 思维建模：变量不变 ，即平衡 气体平均相对分子质量 【例3】在一定温度下的 恒容 容器中，判断下列描述状态不变时反应是否达到平衡。 某种气体的百分含量不变？ (1) 2SO2(g)＋O2(g) ⇌2SO3(g)________。 (2) I2(g)＋H2(g) ⇌2HI(g)________。 (3) C(s)＋CO2(g) ⇌2CO(g)________ 。 M＝ m总 n总 一、化学平衡状态 思维建模：变量不变 ，即平衡 气体密度 ρ(g)＝ m(g , 总) V 看系数 看清状态 【例5】在一定温度下的 恒容 容器中，判断下列描述状态不变时反应是否达到平衡。 某种气体的密度不变？ (1) 2SO2(g)＋O2(g) ⇌2SO3(g)________。 (2) I2(g)＋H2(g) ⇌2HI(g)________。 (3) C(s)＋CO2(g) ⇌2CO(g)________。 恒压 若有非气体可以判断 化学 平衡 状态 可逆反应 概念 逆、等、动、定、变 判断依据 1、等— 2、变—“变量”不变 研究对象 特征 ＝系数之比 υ正 υ逆 小结 变量不变 气体总质量 若m+n≠p+q 可以判断 若m+n=p+q 不可判断 以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 为例 气体总物质的量 气体总体积 气体总压强不变 看物质状态 看气体的系数 若有非气体可以判断 气体的平均密度不变 气体的颜色不变 常见有颜色的气体有：ＮＯ２、Ｃl2、Ｉ2、Ｂr2 混合气体的平均Mr不变 变量不变 ρ＝ m总 V 恒压 恒容→m总 M＝ m总 n总 看系数 看状态 pV＝nRT 二、化学平衡常数 不同温度下反应体系H2(g) + I2(g) 2HI(g)中各物质的浓度： 序号 起始时的浓度 （×10－3 mol·L-1） 平衡时的浓度 （×10－3 mol·L-1） 457.6 ℃平衡时 c(H2) c(I2) c(HI) c(H2) c(I2) c(HI) 1 11.97 6.944 0 5.617 0.594 12.70 2 12.28 9.964 0 3.841 1.524 16.87 3 12.01 8.403 0 4.580 0.973 14.86 4 0 0 15.20 1.696 1.696 11.81 5 0 0 12.87 1.433 1.433 10.00 6 0 0 37.77 4.213 4.213 29.34 48.38 48.61 49.54 48.48 48.71 48.81 近似相等 与起始浓度无关 与平衡建立方向无关 一定温度下，化学平衡体系中反应物浓度与生成物浓度之间有什么关系呢？ 25 ℃平衡 867 867 867 867 867 867 近似相等 二、化学平衡常数 在一定温度下，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K，简称平衡常数。 1. 概念: 对于任意的可逆反应：mA(g) + nB(g) ⇋ pC(g) + qD(g) 一定温度 2. 表达式： 当Q = K 时，表明反应达到极限，即达到化学平衡状态。 Q＝ cp(C) • cq(D) cm(A) • cn(B) 生成物浓度幂之积 反应物浓度幂之积 ＝ 任意时刻 K＝ cp(C) • cq(D) cm(A) • cn(B) 生成物浓度幂之积 反应物浓度幂之积 ＝ 平衡时 平 平 平 平 （可不写单位） 二、化学平衡常数 3. 注意点： (1) . 可逆反应才有平衡常数； (2) . c 为各组分的平衡浓度； (3) . K 只与温度有关，同一温度下，K 相 同 。 当堂检测 写出下列可逆反应的K的表达式 CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) 2Fe3+ (aq) + Fe (s） 3Fe2+ (aq) K = C2H5OH + CH3COOH CH3COOC2H5 + H2O K = Br2 + H2O H+ + Br - + HBrO Cr2O72-(aq) +H2O(l） 2CrO42- (aq) +2H+ (aq) K = ) Fe3+ ( c ) Fe2+ ( c 3 2 K = 3 K = c(Cr2O72-) c2(CrO42-) c2(H+) (4). 固体或液体纯物质浓度计为1，一般不列入浓度商和平衡常数表达式； H2O：液态时，不代入平衡常数表达式；气态、有机反应式中，要代入平衡常数表达式； 二、化学平衡常数 4. K与化学方程式的关系： 结论一：方程式相加(减)，则K相乘(除)； ΔH1、ΔH2、ΔH3 三者关系？ K1、K2、K3 三者关系？ ① 2NO(g) + O2 (g) 2NO2 (g) ΔH1 ， K1 ② 2NO2(g) N2O4 (g) ΔH2 ， K2 ③ 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) ΔH3 ，K3 平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。其表达式与化学方程式的书写一一对应。 K1 = c (NO) c (O2) c2(NO2) 2 K2 = c (N2O4) c2(NO2) K3 = c (N2O4) c (NO) c (O2) 2 ③ = ① + ② 三个方程式的关系？ K3 =K1 × K2 ΔH3=ΔH1 + ΔH2 例 K1、K2、K3 三者关系？ 三个方程式的关系？ 二、化学平衡常数 4. K与化学方程式的关系： 平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。其表达式与化学方程式的书写一一对应。 K1 = c2 (NO2) c (N2O4) K2 = c4 (NO2) c (N2O4) 2 例：① N2O4（g） 2NO2（g） ② 2N2O4（g） 4NO2（g） ③ 2NO2（g） N2O4（g） K3 = c (N2O4) c (NO2) 2 K1和K2、 K1和K3 三者关系 ？ 结论三：正、逆反应，K互为倒数； 结论二：化学计量数变为原来n倍，K变为Kn； 三、化学平衡常数的意义 m A(g)＋n B(g) p C(g)＋q D(g) 对于可逆反应： ＝K 平衡时： cp(C) • cq(D) cm(A) • cn(B) 1. 判断化学反应进行的程度 （2）一般当K＞105时，该反应进行得基本完全，K≤10-5则认为正反应难以进行。 （1）K值越大， 说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正反应进行的程度越_______ ，平衡时反应物的转化率越_______ 。 大 大 例如：N2+O2 2NO K=10-30(298K) 常温下用此反应固定氮气是不可能的。 因此没有必要在该温度下进行实验，以免浪费人力物力； 二、化学平衡常数 若升温K增加， 若升温K减小， 例如：不同温度时,反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数与温度的关系如下： △ 温度 623K 698K 763K 浓度平衡常数 66 .9 54.4 45.9 由表格可以判断该反应的 ΔH ____ 0 < 该反应正方向为____反应。 该反应正方向为____反应。 ΔH___0 ΔH___0 吸热 > 放热 < (K只与温度有关) 2. 判断可逆反应的热效应 二、化学平衡常数 3. 判断平衡移动方向 序号 浓度（ mol·L-1） Q与K关系及反应进行的方向 c(CO) c(H2O) c(CO2) c(H2) 1 0.3 0.5 0.4 0.4 2 1.0 0.3 0.5 0.6 3 0.8 1.6 0.7 1.7 Q = K   温度相同时 Q ＜ K   Q ＞ K   Q＞K ，逆 Q＝K ，平衡状态 Q＜K ，正 例如：已知800℃时，化学反应CO(g) + H2O(g) CO2(g)+ H2(g)   K = 1， 推导在下列浓度下反应进行的方向 。 体系处于化学平衡状态。 反应正向进行。 反应逆向进行。 四、化学平衡常数的计算 三段式模型——“始、变、平、列方程” 起始: a b 0 0 转化: 平衡: nx px qx mx a-mx b-nx px qx (1)这里a、b可指物质的量、浓度等。 (2)转化量与化学方程式中各物质的计量数成比例。 (3)利用“三段式法”可求算v、Q、K、转化率等。 四、化学平衡常数的计算 三段式模型——“始、变、平、列方程” 例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）计算该反应的平衡常数。 （2）在上述温度下，若通入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 【解】 （1） 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 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 四、化学平衡常数的计算 三段式模型——“始、变、平、列方程” 例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）计算该反应的平衡常数。 （2）在上述温度下，若通入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 mol·L-1 C(HI)=0.0080mol/L （2） 平衡时：C(H2)= C(I2 )= 0.02- 0.0040 =0.016 mol/L 四、化学平衡常数的计算 三段式模型——“始、变、平、列方程” 根据平衡常数计算平衡时各物质的浓度及反应物的转化率 同一温度下，同一反应 投料方式1 投料方式2 投料方式3 转化率可能不同，平衡常数(K )相同 化学平衡1 化学平衡2 化学平衡3 小结： 平衡常数(K ) 化学平衡状态 一定条件下 定量 表达 反应 限度 只受温度影响 可逆反应 与Q 比较判断是否达到平衡 计算平衡时各物质的浓度和反应物的转化率 　　mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) $