2.2.2 化学平衡常数 课件-2026-2027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常数，从可逆反应平衡状态的定性判断（正逆相等、变量不变）切入，通过分析H₂和I₂反应的实验数据引出定量研究需求，搭建从定性到定量的认知支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过实验数据归纳平衡常数定义，结合不同反应方程式对比培养科学思维，三段式计算和实例强化应用能力。帮助学生建立定量分析观念，教师可依托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 第二节　化学平衡 第二课时 化学平衡常数 正逆相等 变量不变 判断平衡状态的证据： 定性 思考：能否从定量的角度研究一个可逆反应是否达到平衡状态呢？ ——化学平衡常数 问题：可逆反应到达平衡状态判断的方法 ？ 新课导入 序号 起始时各物质的浓度mol/L 平衡时各物质的浓度mol/L H2 I2 HI H2 I2 HI 1 1.197×10-2 6.944×10-3 0 5.617×10-3 5.936×10-4 1.270×10-2 48.37 2 1.228×10-2 9.964×10-3 0 3.841×10-3 1.524×10-3 1.687×10-2 48.62 3 1.201×10-2 8.403×10-3 0 4.580×10-3 9.733×10-4 1.486×10-2 49.54 4 0 0 1.520×10-2 1.696×10-3 1.696×10-3 1.181×10-2 48.49 5 0 0 1.287×10-2 1.433×10-3 1.433×10-3 1.000×10-2 48.70 6 0 0 3.777×10-2 4.213×10-3 4.213×10-3 2.934×10-2 48.50 2 c (HI) c(H2) · c(I2) 在457.6℃时反应体系I2(g) + H2(g) ⇌ 2HI(g)中各物质的浓度如表所示 请大家分析表中的数据，你能从中得到什么结论？ 任务一 化学平衡常数 以氢气和碘蒸气的反应为例，分析课本33页表中的数据，然后得出结论。通过分析实验数据得出： (1)_______________________________________ (2) ____________________________________________ (3) _________________________________________________ 温度不变时， 为常数 c(H2) · c(I2) c2(HI) 常数与反应的起始浓度大小无关 常数与正向建立还是逆向建立平衡无关即与平衡建立的过程无关。 科学家们通过大量数据验证，证明了上述结论成立，计算得出的定值称为化学平衡常数，用K来表示。 任务一 化学平衡常数 （2）化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的投料方式和浓度大小无关。 在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，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，即该反应的化学平衡常数K 1.定义 2.表达式 对于反应: aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g) 3.注意事项 浓度商 Q 平衡时 Q= 任务一 化学平衡常数 （1）浓度商中的浓度为任意时刻的浓度；平衡常数中的浓度为平衡时的浓度。 1.化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度，不写固体和纯液体物质 2.稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中 Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+ 3.非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平衡关系式中。 如酒精和醋酸的液相反应 任务二 化学平衡常数关系式的书写 问题：写出下列各反应平衡常数的表达式，思考平衡常数与方程式的关系。 K 1 ) H ( c ) N ( c ) NH ( c 2 3 2 3 2 = K 2 ) NH ( c ) H ( c ) N ( c 3 2 2 3 2 = K 3 ) H ( c ) N ( c ) NH ( c / / 2 2 3 2 2 1 3 = ①N2+3H2 2NH3 ②2NH3 N2+3H2 N2 + H2 NH3 1 2 3 2 ③ 结论1：正、逆反应，K互为倒数 结论2：化学计量数变为原来n倍，K变为Kn K1 =K32 K2 =1/K1 任务二 化学平衡常数关系式的书写 问题：写出下列各反应平衡常数的表达式，思考平衡常数与方程式的关系。 ①2NO(g) + O2 (g) ⇌2NO2 ②2NO2(g) ⇌N2O4 ③2NO (g) +O2(g) ⇌N2O4 (g) K3 =K1  K2 结论3：方程式相加(减)，则K相乘(除) c2(NO2) K1＝ c2(NO2)•c(O2) c(N2O4) K2＝ c2(NO2) c(N2O4) K3 ＝ c2(NO2)•c(O2) H2 H3 H1 H1 H3 H2 = + 任务二 化学平衡常数关系式的书写 【例题】研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应： 2NO2(g)＋NaCl(s)⇌NaNO3(s)＋ClNO(g)　K1 ΔH1<0(Ⅰ) 2NO(g)＋Cl2(g)⇌2ClNO(g)　K2　ΔH2<0(Ⅱ) 4NO2(g)＋2NaCl(s)⇌2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝_______ (用K1、K2表示)，该反应的ΔH＝_______________(用ΔH1、ΔH2表示)。 2ΔH1－ΔH2 任务二 化学平衡常数关系式的书写 化学方程式 平衡常数 K F2+H2 = 2HF 6.5×1095 Cl2+H2 =2HCl 2.57×1033 Br2+H2 =2HBr 1.91×1019 I2+H2 ⇋ 2HI 8.67×102 分析表格中的数据，你有哪些发现？ K 值越大，说明平衡体系中生成物的比例越大，正反应进行的程度越大 ，即该反应进行得越完全，反应物的转化率越大 一般当K＞105时，该反应进行得基本完全 1.判断反应进行程度 一般当K＜10-5时，该反应基本不能进行 一般当10-5＜K＜10-5时，该反应为可逆反应 任务三 化学平衡常数的应用 应用1：根据平衡常数的大小，判断反应进行的程度 应用2.判断反应进行方向 Q 对于反应: aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g) Q＞K ，反应向逆方向进行，v正<v逆 比较浓度商(Q)和 平衡常数(K)的大小 Q＜K ，反应向正方向进行，v正>v逆 Q＝K ，反应处于平衡状态，v正=v逆 任意时刻 平衡时 任务三 化学平衡常数的应用 高炉炼铁中发生的基本反应如下: FeO(s)+CO(g) ⇋Fe(s)+CO2(g) 已知1100℃，K=0.263，某时刻测得高炉中c(CO2)=0.025mol·L-1， c(CO)=0.1mol·L-1 在这种情况下： (1)该反应是否处于平衡状态_____(填“是”或“否”)； (2)此时反应会向______进行？（填“正向”或“逆向”）； (3)此时化学反应速率是ν正 _____ν逆(填“大于”、“小于”或“等于”)。 否 正向 大于 任务三 化学平衡常数的应用 应用3：判断可逆反应的热效应 对于同一可逆反应，化学平衡常数只与温度有关 H2(g) + I2(g) ⇌2HI(g) ΔH<0 思考：依据数据，分析化学平衡常数与温度有什么关系呢？ t/ºC 25 425.6 457.6 k 867 54.51 48.38 t/ºC 830 1000 1200 k 1.0 1.7 2.6 CO2(g)+H2(g) ⇋CO(g) +H2O(g) ΔH>0 任务三 化学平衡常数的应用 ①升高温度,K增大→正反应为_________反应； K减小→正反应为_________反应。 ②降低温度,K增大→正反应为_________反应；K减小→正反应为_________反应。 吸热 吸热 放热 放热 计算模型——三段式法——“列方程、初、转、平” 任务四 化学平衡常数的相关计算 【例题1】在某温度下，将含有H2和I2各0.1mol的气态混合物充入容积为10L的密闭容器中，充分反应并达到平衡后，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，若起始时向该容器中通入H2和I2(g)各0.20mol,试求达到化学平衡时各物质的浓度。 化学平衡常数 任务四 化学平衡常数的相关计算 计算模型——三段式法——“列方程、初、转、平” CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 【例题2】在容积不变的密闭容器中，将2.0molCO与10molH2O混合加热到830℃，达到下列平衡： CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)，此时该反应的K为1.0。求达到平衡时CO转化为CO2的转化率。 化学平衡常数 起始/mol 2 10 0 0 转化/mol x x x x 平衡/mol 2-x 10- x x x c(CO2)·c(H2) c(CO)·c(H2O) K= = x2 (2-x)(10-x) =1.0 x = 5/3 任务四 化学平衡常数的相关计算 【例题】在一定体积的密闭容器中，某反应的平衡常数表达式为K＝ ，其化学平衡常数K和温度T的关系如表所示： T/℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题： (1)该反应的化学方程式是____________________________________________。 (2)该反应为______(填“吸热”或“放热”)反应。 吸热 (3)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为______℃。该温度下加入1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)，充分反应，达到平衡时，CO2的转化率为______。 830 50% CO2(g)＋H2(g) ⇌ CO(g)＋H2O(g) 任务四 化学平衡常数的相关计算 【例题】实验室用4 mol SO2与2 mol O2在一定条件下进行下列反应：2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)　ΔH＝－196.64 kJ·mol－1，当放出314.624 kJ热量时，SO2的转化率为________。 80% 任务四 化学平衡常数的相关计算 CO2(g)＋H2(g) ⇌ CO(g)＋H2O(g) T/℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 (4)在800 ℃时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2 mol·L－1，c(H2)为1.5 mol·L－1，c(CO)为1 mol·L－1，c(H2O)为3 mol·L－1，则反应__________(填“正向进行”“逆向进行”或“处于平衡状态”)。 逆向进行 速率常数 1．含义 假设对于反应aA＋bB⇌cC＋dD，其速率可表示为v＝kca(A)•cb(B)，式中的k称为反应速率常数或速率常数。反应速率常数k表示单位浓度下的化学反应速率，在恒温下，不因反应物浓度的改变而变化；但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。通常反应速率常数越大，反应进行得越快。 2．速率方程 反应aA＋bB⇌cC＋dD的速率方程可写为v正＝k正ca(A)•cb(B)，v逆＝k逆cc(C)•cd(D) (k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数)。反应的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。 任务五 速率常数、压强平衡常数及其应用 下列推断不正确的是(　　) A．NO、H2的生成速率之比为1∶1 B．加入催化剂，可降低正、逆反应的活化能 C．升高温度，逆反应速率增幅大于正反应速率 D．v正＝kcn(NO)·cm(H2)中，m＝n＝2 【例题】工业上可用H2还原废气中的NO。已知2NO(g)＋2H2(g)⇌N2(g)＋2H2O(g)　ΔH<0的正反应速率v正＝kcn(NO)•cm(H2)(k为正反应速率常数，只与温度有关)，在恒容密闭容器中充入适量的NO、H2，发生反应，测得正反应速率与NO、H2的浓度关系如表所示： D 任务五 速率常数、压强平衡常数及其应用 压强平衡常数 任务五 速率常数、压强平衡常数及其应用 在化学平衡体系中，各气体物质的分压（分压 = 总压×该气体的体积分数或物质的量分数）代替浓度，计算的平衡常数叫做压强平衡常数。单位与表达式有关。如反应 aA（g）＋bB（g） cC（g）＋dD（g）, 【例题】 对于在恒压（P0）容器中进行的反应 N2 (g)＋3H2(g) 2NH3(g) ，若起始投料为N2 1mol、H2 3mol，转化率50%，压强平衡常数Kp是多少？（列出K的计算式，用P0表示） 任务五 速率常数、压强平衡常数及其应用 $