2.2 化学平衡 第1课时 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K，以合成氨工业效率问题导入，衔接化学反应速率，通过浓度-时间、速率-时间图像及数据表格作为学习支架，引导学生认识反应限度。 其亮点在于以真实工业情境培养化学观念，通过数据对比和图像分析发展科学思维，平衡常数的推导与应用（如计算转化率、判断平衡移动）强化科学探究能力。例题与分层练习帮助学生构建定量认知，教师可直接用于课堂教学，提升效率。

第二章 化学反应速率 与化学平衡 第2节 化学平衡 第一课时 化学平衡状态与平衡常数K 氨气在国民经济中占有重要地位，随着人类社会的发展，对氨的需求量日益增长。 如何提高生产效率呢？只要尽力提高化学反应速率生产效率就一定高吗？ 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 合成氨工厂 任务一：认识化学反应存在限度 时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 c(N2) 1 0.9 0.8 0.75 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 c(H2) 3 2.7 2.4 2.25 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 c(NH3) 0 0.2 0.4 0.5 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 浓度 时间(t) NH3 N2 H2 逆向：2NH3 N2 + 3H2 NH3 N2 H2 浓度 时间(t) 逆 正 在一定条件下的可逆反应里，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态（动态平衡）。 2SO3 2SO2 + O2 △ 催化剂 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 2HI H2 + I2 H2CO3 CO2 + H2O H2SO3 SO2 + H2O NH3.H2O NH3 + H2O HCl+HClO Cl2 + H2O N2O4 2NO2 任务二：定性认识可逆反应的平衡状态 思考2：可逆反应的特征（双向性、双同性、共存性） 时间t v正 v逆 v正=v逆 反应速率v 达到平衡 0 t1 可逆反应 ν (正) = ν (逆)≠0（本质） 逆 等 动 动态平衡，反应没有停止 定 各组分的浓度保持不变(不一定相等）（标志） 变 条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡 思考3：化学平衡状态的特征（逆等动定变） 例1：在一定温度下，下列叙述不是可逆反应 A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(s)达到平衡的标志的是（ ） ①C的生成速率与C的分解速率相等 ②单位时间内生成amolA，同时生成3amolB ③A、B、C的浓度不再变化 ④A、B、C的百分含量不再变化 ⑤混合气体的总压强不再变化 ⑥混合气体的物质的量不再变化 ⑦单位时间内消耗amolA，同时生成3amolB ⑧A、B、C、D的分子数之比为1:3:2:2 A.②⑧ B.②⑤⑧ C.①③④⑦ D.②⑤⑥ A 任务三：定量认识可逆反应的平衡状态 思考4：反应 H2(g)+I2(g) 2HI(g) 不同初始浓度反应所得平衡浓度数据 序号 初始浓度 × 10-2mol/L 平衡浓度 × 10-2 mol/L c2(HI) c(H2)c(I2) c始(H2) c始(I2) c始(HI) c平(H2) c平(I2) c平(HI) 1 1.067 1.196 0 0.183 0.313 1.767 54.51 2 1.135 0.904 0 0.356 0.125 1.559 54.61 3 1.134 0.751 0 0.457 0.074 1.354 54.21 4 0 0 1.069 0.114 0.114 0.841 54.42 5 0 0 0.449 0.048 0.048 0.353 54.48 结论1：当温度不变时， 该常数大小与反应时各物质起始浓度无关； 结论2：当温度不变时， 该常数大小与平衡建立的过程无关。 CO(g)＋H2O(g) CO2(g)+H2 (g) ΔH<0 1 800℃ 101 KPa 起始浓度 1 1 0 0 平衡浓度 0.5 0.5 0.5 0.5 2 800℃ 202 KPa 起始浓度 1 1 0 0 平衡浓度 0.5 0.5 0.5 0.5 3 600℃ 101 kPa 起始浓度 1 1 0 0 平衡浓度 0.4 0.4 0.6 0.6 结论3：当压强改变时， 该常数大小不发生改变； 结论4：当温度改变时， 该常数大小也随之发生改变。 c (CO2) c (H2) c(CO)c (H2O) =1 c (CO2) c (H2) c(CO)c (H2O) =1 c (CO2) c (H2) c(CO)c (H2O) =2.25 1.化学平衡常数K =K(化学平衡常数) 对于一般的可逆反应： ，在任意时刻的c(A)、c(B)、c(C)、c(D)之间有 (浓度商)，当该反应在一定温度下达到平衡时， mA(g)+nB(g) ⇌pC(g)+qD(g) c p(C) c q(D) cm(A)c n(B) =Q 当Q=K 时，表示反应达到限度，即化学平衡状态 ① 1/2N2(g)+3/2H2 (g)⇌ NH3(g) ② N2(g)+3H2 (g) ⇌2NH3 (g) ③ 2NH3(g) ⇌ N2(g)+3H2 (g) ④ NH3•H2O(aq) ⇌NH4+(aq)+OH—(aq) ⑤ FeO(s)+CO(g) ⇌Fe(s)+CO2(g) ⑥ Cr2O72-(aq)+H2O(l)=2CrO42-(aq)+2H+(aq) ⑦ C2H5OH+CH3COOH ⇌ CH3COOC2H5+H2O c(NH3) c1/2 (N2) c3/2 (H2) c2 (NH3) c(N2)c3 (H2) c(N2)c3 (H2) c2 (NH3) c(NH4+)c(OH—) c(NH3•H2O) c(CO2) c(CO) c2(CrO42-)c2(H+) c (Cr2O72-) c(CH3COOC2H5)c(H2O) c(C2H5OH)c(CH3COOH) K= K= K= K= K= K= K= 1、 浓度为各组分的平衡浓度 2、 固体或纯液体，其浓度可看作 “ 1 ”而不代入； 3、稀溶液中的反应， 水的浓度视为常数 “ 1 ”而不代入； 4、气态水或非水溶液中的反应， 水的浓度需代入公式。 2.化学平衡常数K的表达式 ① 1/2N2(g)+3/2H2 (g)⇌ NH3(g) ② N2(g)+3H2 (g) ⇌2NH3 (g) ③ 2NH3(g) ⇌ N2(g)+3H2 (g) c2 (NH3) c(N2)c3 (H2) c(N2)c3 (H2) c2 (NH3) 5、可逆反应的正逆反应的平衡常数互为倒数 K正 ·K逆＝1 6、计量数扩大(或缩小)n倍， K 变为K n (或K 1 / n ) c(NH3) c1/2 (N2) c3/2 (H2) K1= K2= K3= K1 = 1/K3 K1 = K22 3.化学平衡常数K之间的数量关系 7. 当两个反应加减能得到总反应时， 两个反应相加(相减)，则ΔH相加(相减)， K 相乘(相除) 。 ① 2NO(g) + O2(g)⇌ 2NO2(g) ∆H1 K1 ② 2NO2(g) ⇌ N2O4 (g) ∆H2 K2 ③ 2NO(g) +O2(g) ⇌ N2O4 (g) ∆H3 K3 ∆H3 = ∆H1 + ∆H2 K3 = K1 × K2 序号 起始浓度 （×10－2 mol·L-1） 不同温度下的平衡常数(K ) c(H2) c(I2) c(HI) 457.6 ℃ 425.6 ℃ 25 ℃ 1 1.197 0.694 0 48.38 54.51 867 2 1.228 0.996 0 48.61 54.62 867 3 1.201 0.840 0 49.54 54.21 867 4 0 0 1.520 48.48 54.10 867 5 0 0 1.287 48.71 54.42 867 思考5：请根据以下资料提供的数据，分析影响平衡常数的因素。 H2(g) + I2(g) 2HI(g) ∆H＜0 不同条件下的平衡常数 影响因素①内因：反应物本身的性质 ②外因：K只受温度影响，T↑，放热反应K↓，吸热反应K↑。 练习1：已知反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ∆H＜0，830℃时 1.00 mol/L CO(g)、1.00 mol/L H2O(g)发生上述反应，达到平衡时K＝1.0。试回答： (1)在830℃达到平衡时，H2和CO2的浓度分别是多少?CO和H2的转化率分别是多少？ 若1.00 mol/L CO(g)、2.00 mol/L H2O(g)发生上述反应，CO和H2的转化率分别是多少？ 思考6：化学平衡常数的应用 (1)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 mA(g) + nB(g) ⇌ pC(g) + qD(g) 起始 变化 平衡 x mol y mol 0 0 c p(C) c q(D) cm(A)c n(B) 利用K= 求得变化量 反应物的转化率 = ×100% 变化量 起始量 按化学计量数投料，(反应物)相等，若增大一种反应物A的浓度，则(A)↓，(B)↑； 练习1：已知反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ∆H＜0，830℃时 1.00 mol/L CO(g)、2.00 mol/L H2O(g)发生上述反应，达到平衡时K＝1.0。试回答： (2)在830℃达到平衡时，其他条件不变，向体系(2L)再充入2 mol CO，平衡状态是否发生改变？如果发生变化，平衡朝哪个方向移动？此时K是否发生变化？ (2)判断可逆反应是否达到平衡及平衡移动方向 ①Q＜K ，反应向 反应方向进行； ②Q＝K ，反应处于 状态； ③Q＞K ，反应向 反应方向进行; 正 平衡 逆 v正 > v逆 v正 = v逆 v正 < v逆 (3)判断反应进行的程度(定量描述限度) K 值越大，反应进行的程度越大，K <10-5 （或10-6），正反应难以进行，K ＞105（或106），反应进行完全，反应为不可逆反应； (4)利用K 随温度的变化，判断反应的焓变 例2：已知反应①：Fe(s)+CO2(g) ⇌ FeO(s)+CO(g)，其平衡常数为K1； 反应②：Fe(s)+H2O(g) ⇌ FeO(s)+H2(g)，其平衡常数为K2， 在温度973 K和1173 K情况下，K1、K2的值分别如下： （1）反应①是________（填“吸热”或“放热”）反应。 （2）现有反应③：CO2(g)+H2(g) ⇌ CO(g)+H2O(g)，请写出该反应的平衡常数K3 的数学表达式：K3=___________。 （3）根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式 ，据此关系式及上表数据，也能推断出反应③是 （填“吸热”或“放热”）反应。 吸热 K3=K1 / K2 吸热 【思维拓展】平衡常数之压强平衡常数 强化巩固 一定温度下，向密闭容器中加入焦炭(C)和一定量的CO2气体，保持a kPa条件下发生反应：C(s)＋CO2(g)⇌2CO(g)，平衡时测得CO2的体积分数为60%。(1)CO2的转化率为______________。 (2)CO2的分压为______ kPa，CO的分压为________ kPa。 (3)该温度下，该反应的平衡常数Kp＝________ kPa(用a表示，保留两位小数)。 0.27a 25% 0.6a 0.4a　 eq \f(c\o\al(c,平)C·c\o\al(d,平)D,c\o\al(a,平)A·c\o\al(b,平)B) $