第2章 拓展专题2 平衡常数 速率常数与速率方程（课件PPT）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修第一册（人教版）

该高中化学课件聚焦平衡常数（Kp、Kx）与速率常数及速率方程，从浓度平衡常数拓展到气体分压、物质的量分数平衡常数，衔接速率常数，构建平衡与速率定量关系的学习支架。 其亮点是结合环戊二烯解聚等真实反应设计例题，通过三段式分析、分压计算等科学方法，培养科学思维中的证据推理与模型建构能力。解析步骤详尽，助力学生掌握定量技能，提升科学探究与实践能力，也为教师提供系统教学资源。

拓展专题2　 平衡常数　速率常数与速率方程 一、平衡常数 1. 压强平衡常数（Kp） （1）概念 对于有气体参与的化学反应，写平衡常数表达式时，用平衡时各气体的分 压代替浓度，计算所得到的平衡常数称为压强平衡常数。 化学·选择性必修1 （2）表达式 对于一般的可逆反应aA（g）＋bB（g） cC（g）＋dD（g），在一定 温度下，达到平衡时，其压强平衡常数Kp＝ 。其中p （A）、p（B）、p（C）、p（D）表示对应物质的分压。 （3）平衡分压计算方法 ①某气体的分压＝总压[p（总）]×该气体的物质的量分数（或体积分 数）。 ②p（总）＝p（A）＋p（B）＋p（C）＋p（　D　）。 D 化学·选择性必修1 2. 物质的量分数平衡常数（Kx） （1）含义 书写平衡常数时，把平衡时各物质物质的量分数代入平衡常数表达式，称 为物质的量分数平衡常数。 （2）表达式 对于aA（g）＋bB（g） cC（g）＋dD（g），其Kx＝ 。 x（A）、x（B）、x（C）、x（D）为平衡时相应物质的物质的量分 数。 （3）物质的量分数 某物质的物质的量分数＝ 。 化学·选择性必修1 1. 环戊二烯是生产精细化工产品的重要中间体，其制备反应为 该反应在刚性容器中进行。实际生产中常通入水蒸气以降低双环戊二烯的 沸点。某温度下，通入总压为100 kPa的双环戊二烯和水蒸气，达到平衡后 总压为160 kPa，双环戊二烯的转化率为80％，则p（H2O）＝ kPa， 平衡常数Kp＝ kPa（Kp为用分压表示的平衡常数）。 25 960 化学·选择性必修1 解析：某温度下，通入总压为100 kPa的双环戊二烯和水蒸气，达到平衡后 总压为160 kPa，则增压60 kPa，双环戊二烯的转化率为80％，则反应前双 环戊二烯的分压为 ＝75 kPa，则p（H2O）＝100 kPa－75 kPa＝25 kPa，平衡时双环戊二烯、环戊二烯的平衡分压分别为15 kPa、120 kPa， 平衡常数Kp＝ ＝960 kPa。 化学·选择性必修1 2. （2025·汕头高二检测）在无氧环境下，CH4经催化脱氢芳构化可以直接 转化为高附加值的芳烃产品。 （1）973 K、100 kPa下，在某密闭容器中按n（C6H6）∶n（CH4）＝ 1∶5充入气体，发生反应C6H6（g）＋CH4（g） C7H8（g）＋H2（g）， 平衡时C6H6（g）与C7H8（g）的分压比为4∶1，则C6H6（g）的平衡转化 率为 ⁠。 （2）平衡常数Kp＝ （用平衡分压代 替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数，列出计算式即可）。 20％ 或 化学·选择性必修1 解析：973 K、100 kPa下，在某密闭容器中按n（C6H6）∶n（CH4）＝ 1∶5充入气体，发生反应C6H6（g）＋CH4（g） C7H8（g）＋H2（g）， 平衡时C6H6（g）与C7H8（g）的分压比为4∶1，设起始时C6H6的物质的量 为1 mol，CH4的物质的量为5 mol，参加反应C6H6的物质的量为x mol，则 可建立如下三段式： ​ 化学·选择性必修1 依题意， ＝ ，解得x＝0.2，平衡时，n（C6H6）＝0.8 mol，n （CH4）＝4.8 mol，n（C7H8）＝0.2 mol，n（H2）＝0.2 mol，则C6H6的 平衡转化率为 ×100％＝20％，平衡常数Kp＝ 或 。 化学·选择性必修1 3. （2025·河南九师联盟高二检测）在不同压强下，进料组成为 ＝0.75、 ＝0.25，反应达平衡时氨的物质的量分数与温度的计算结果如 图所示。（物质ⅰ的物质的量分数：xi＝ ） （1）图中，当p2＝20 MPa、 ＝0.20时，氮气的转化率α＝ ⁠ ⁠。 33.33 ％ 化学·选择性必修1 （2）该温度时，反应 N2（g）＋ H2（g） NH3（g）的平衡常数Kp ＝ MPa－1（化为最简式）。 ​ 解析：进料组成为 ＝0.75、 ＝0.25，两者物质的量之比为3∶1。 假设进料中氢气和氮气的物质的量分别为3 mol和1 mol，达到平衡时氮气 的转化量为x mol，则有： ​ 化学·选择性必修1 当p2＝20 MPa、 ＝0.20时， ＝ ＝0.20，解得x＝ ，则氮气 的转化率α＝ ×100％≈33.33％，平衡时N2、H2、NH3的物质的量分别为 mol、2 mol、 mol，其物质的量分数分别为 、 、 ，则该温度下Kp'＝ ＝ MPa－2，因此，该温度时反应 N2（g）＋ H2 （g） NH3（g）的平衡常数Kp＝ ＝ ＝ MPa－1。 化学·选择性必修1 二、速率常数与速率方程 1. 速率常数及影响因素 （1）含义 速率常数（k）是指在一定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L－1时的反 应速率。在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的 反应速率。 （2）影响因素 温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，通常反应 速率常数越大，反应进行得越快。同一反应，温度不同，速率常数将有不 同的值，但浓度不影响速率常数。 化学·选择性必修1 2. 速率方程 （1）含义与表达式 一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其化学计量数为指数的幂的乘 积成正比。 对于基元反应：aA＋bB gG＋hH 则v＝kca（A）·cb（B）（其中k为速率常数）。如2NO2 2NO＋O2　v ＝k·c2（NO2） （2）利用速率方程计算瞬时速率 若已知速率常数，代入某时刻反应物浓度，即得某时刻瞬时速率。 化学·选择性必修1 （3）速率常数与温度关系的经验公式——阿伦尼乌斯公式 ①表达式 k＝A 式中：k为反应速率常数；A为比例系数；e为自然对数的底；R为理想气 体常数；Ea为活化能，单位为J·mol－1或kJ·mol－1。 ②该经验公式表明，当Ea＞0时，升高温度，反应速率常数增大，化学反 应速率随之提高。由该公式可知，Ea值越大，改变温度对反应速率的影响 程度就越大。这就是升高相同温度时，不同化学反应的速率提高的倍数不 同的原因。 化学·选择性必修1 3. 速率常数与平衡常数的关系 对于反应aA（g）＋bB（g） cC（g）＋dD（g），若v正、v逆可分别表 示为v正＝k正·ca（A）·cb（B）、v逆＝k逆·cc（C）·cd（D）。达平衡时v正 ＝v逆，平衡常数K＝ ＝ ，故K＝ 。 提醒：对于非基元反应，不能依据化学方程式写出其速率方程，其速率与 反应物浓度的数学关系由实验确定。 化学·选择性必修1 4. 反应A＋B C的速率方程为v＝k·c（A）·c（B），v为反应速率， k为速率常数。当c（A）＝c（B）＝1 mol·L－1时，反应速率在数值上等 于速率常数。下列说法正确的是（　　） A. 只增大c（B）时，v不变 B. 只增大c（A）时，v增大 C. 只升高温度时，k不变 D. 只升高温度时，k变小 √ 化学·选择性必修1 解析： 　增大c（B）时，由v＝k·c（A）·c（B）可知，反应速率v增 大，A错误；增大c（A）时，由v＝k·c（A）·c（B）可知，反应速率v 增大，B正确；只升高温度时，c（A）、c（B）不变，反应速率v增大， 则k变大，C错误，D错误。 化学·选择性必修1 5. 温度为T ℃时，反应2HI（g） H2（g）＋I2（g）在容积为1 L的密闭容 器中进行，起始充入1 mol HI，气体混合物中HI的物质的量分数w（HI） 与反应时间t的关系如表所示： t/min 0 20 40 60 80 100 w（HI）/％ 100 91 84 81 80 80 该反应的正反应速率v正＝k正·c2（HI），逆反应速率v逆＝k逆·c（H2）·c （I2），k正、k逆为速率常数，则 为（　　） A. B. 64 C. D. 8 √ 化学·选择性必修1 解析： 　温度为T ℃时，在容积为1 L的密闭容器中，2HI（g） H2 （g）＋I2（g）达到平衡时，v正＝v逆，即k正·c2（HI）＝k逆·c（H2）·c （I2），故 ＝ ＝K。由表格数据可知，平衡时w（HI） ＝80％，即c（HI）＝0.8 mol·L－1，则平衡时c（H2）＝c（I2）＝0.1 mol·L－1，所以K＝ ＝ ，即 ＝ 。 化学·选择性必修1 6. （2025·辽宁实验中学高二月考）肌肉中的肌红蛋白（Mb）与O2结合生 成MbO2，其反应原理可表示为Mb（aq）＋O2（g） MbO2（aq），该反 应的平衡常数可表示为K＝ 。在37 ℃条件下达到平衡 时，测得肌红蛋白的结合度（α）与 p（O2）的关系如图所示［α＝ ×100％］，研究表 明正反应速率v正＝k正·c（Mb）·p （O2），逆反应速率v逆＝k逆·c（MbO2）（其中k正和k逆分别表示正反应 和逆反应的速率常数）。 化学·选择性必修1 （1）平衡常数K与速率常数k正、k逆之间的关系式为K＝ （用含有 k正、k逆的式子表示）。 解析： 已知正反应速率v正＝k正·c（Mb）·p（O2），逆反应速率v逆 ＝k逆·c（MbO2），平衡时v正＝v逆，则k正·c（Mb）·p（O2）＝k逆·c （MbO2）， ＝ ＝K。 ​ 化学·选择性必修1 （2）图中c点时，上述反应的平衡常数K＝ kPa－1。已知k逆＝60 s－ 1，则速率常数k正＝ s－1·kPa－1。 解析： 由图可知，c点时，p（O2）＝4.5 kPa，α＝ ×100％＝90％，则生成的c（MbO2）＝0.9c初始（Mb），平衡时的c （Mb）＝0.1c初始（Mb），则K＝ ＝ ＝2 kPa－1；已知k逆＝60 s－1，又K＝ ＝2，则速率 常数k正＝120 s－1·kPa－1。 2 120 化学·选择性必修1 7. （2024·唐山一中高二开学考）升高温度绝大多数的化学反应速率增 大，但是2NO（g）＋O2（g） 2NO2（g）（ΔH＜0）的速率却随温度的 升高而减小。某化学小组为研究特殊现象的实质原因，查阅资料知： 反应历程分两步： ①2NO（g） N2O2（g）（快） v1正＝k1正·c2（NO），v1逆＝k1逆·c（N2O2） ΔH1＜0 ②N2O2（g）＋O2（g） 2NO2（g）（慢） v2正＝k2正·c（N2O2）·c（O2），v2逆＝k2逆·c2（NO2） ΔH2＜0 化学·选择性必修1 （1）一定温度下，反应2NO（g）＋O2（g） 2NO2（g）达到平衡状态， 请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K＝ ⁠， 根据速率方程分析，升高温度该反应速率减小的原因是 （填字母）。 a.k2正增大，c（N2O2）增大 b.k2正减小，c（N2O2）减小 c.k2正增大，c（N2O2）减小 d.k2正减小，c（N2O2）增大 ​ c 化学·选择性必修1 解析： 反应达平衡状态，v1正＝v1逆、v2正＝v2逆， 所以v1正·v2正＝v1逆·v2逆，即k1正·c2（NO）·k2正·c （N2O2）·c（O2）＝k1逆·c（N2O2）·k2逆·c2（NO2）， 则K＝ ＝ ；决定反应速率的是反应②，而温度越高k2正增大，反应速率加快，二氧化二氮的浓度减少，导致两者的积减小；v2正升高到某一温度时v2正减小，故该反应速率减小的原因是c。 化学·选择性必修1 （2）由实验数据得到v2正～c（O2）的关系可用如图表示。当x点升高到某 一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为 （填字母）。 解析： 平衡逆向移动，氧气的浓度增大，所以反应重新达到平衡，则变为相应的点为a。 a 化学·选择性必修1 演示完毕 感谢观看 $