2.2.2 化学平衡状态 课件-2026-2027学年高二上学期化学苏教版选择性必修1

该高中化学课件聚焦化学平衡状态，从物理、生物、哲学中的平衡概念导入，衔接可逆反应特征，通过活动探究和图像分析，构建从可逆反应到化学平衡状态建立、特征及判断依据的知识脉络。 其亮点在于以“活动探究+实例分析”融合科学思维与化学观念，如通过高炉炼铁尾气问题引导证据推理，用c-t、v-t图像及“变量不变”判据培养模型认知。多样化练习强化平衡判断，助力学生构建知识体系，教师可高效开展概念教学与能力培养。

专题二 化学反应速率与化学平衡 第一单元 化学反应的方向与限度 第2课时 化学平衡状态 课程导入 图片是什么主题？ 平衡 物理上——平衡状态 生物上——生态平衡 哲学上——中庸之道 化学上——化学平衡 研究表明，可逆反应广泛存在 一、可逆反应及其特征 可逆反应： 定义：在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。 书写可逆反应的化学方程式时，不用“=”，用“⇌”。 从右向左进行的反应 从左向右进行的反应 活动一：探究可逆反应的特征 一、可逆反应及其特征 ①双向性：反应物 生成物 ②双同性：正、逆反应是在 下同时进行的。 ③共存性：反应物和生成物 存在， 即：反应物不能完全转化为生成物，达不到100%。 同一条件 同时 正向反应 逆向反应 特征： ④反应达到限度（平衡）时，反应仍在进行，没有停止。 “两同两方向” 活动一：探究可逆反应的特征 一、可逆反应及其特征 正反应： N2 + 3H2 2NH3 逆反应：2NH3 N2 + 3H2 活动一：探究可逆反应的特征 利用极端假设法确定各物质的浓度范围 可利用极端假设法判断可逆反应中各物质的浓度范围，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。 例． 在一密闭容器中进行反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol•L－1、0.1 mol•L－1、0.2 mol•L－1，当反应达到平衡时，可能存在的状态是(　　) A.SO2为0.4 mol•L－1、O2为0.2 mol•L－1 B.SO2为0.25 mol•L－1 C.SO2、SO3均为0.15 mol•L－1 D.SO3为0.4 mol•L－1 极限假设 B 一、可逆反应及其特征 条件相同，某一可逆反应无论是从正反应开始还是从逆反应开始，最终均可达到同一平衡状态。 利用极端假设法确定各物质的浓度范围 平衡体系中各物质的浓度范围为： 0＜c(X2)＜0.2 mol/L 0.2 mol/L＜c(Y2)＜0.4 mol/L 0＜c(Z)＜0.4 mol/L 一、可逆反应及其特征 典例解析 例1 已知反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ•mol－1，下列说法正确的是(　　) A.向密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，充分反应后，放出92.4 kJ的热量B.向密闭容器中充入一定量N2和H2，放出92.4 kJ的热量时，生成了2 mol NH3 C.向密闭容器中充入1 mol N2和足量H2，充分反应后，放出92.4 kJ的热量D.向密闭容器中充入2 mol NH3，充分反应后，吸收了92.4 kJ的热量 B 二、化学平衡状态 活动二：讨论平衡状态的建立 二、化学平衡状态   浓度 速率变化 v正、v逆关系 开始 反应物浓度 v正 v正 v逆 生成物浓度 v逆 变化 反应物浓度 v正 v正 v逆 生成物浓度 v逆 平衡 反应物浓度 v正 v正 v逆 生成物浓度 v逆 在一定条件下向反应容器中加入N2和H2，发生反应N2＋3H2 2NH3 最大 最大 为0 为0 ＞ 减小 增大 不变 不变 减小 增大 不变 不变 ＞ ＝ 活动二：讨论平衡状态的建立 二、化学平衡状态 化学平衡状态 各物质的浓度保持不变 化学平衡状态是在一定条件下可逆反应进行的最大限度。 活动二：讨论平衡状态的建立 二、化学平衡状态 化学平衡状态 定义：如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当 反应进行到一定程度时， 与 相等，反应物的浓度与生成物的浓度都 ，达到一种表面静止的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。 正反应速率 逆反应速率 不再改变 浓度标志 反应混合物中各组分的浓度保持不变 本质标志 v正(B)= v逆(B) ≠0 适用 一定条件，可逆反应 可逆 二、化学平衡状态 特征 化学平衡状态的研究对象是可逆反应 逆 平衡时V正=V逆 0 等 平衡时，反应仍在不断进行，是一种动态平衡 动 平衡时，反应混合物各组分的百分含量保持不变 定 外界条件改变时，平衡可能被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生平衡的移动 变 ⑥同——条件相同，某一可逆反应无论是从正反应开始还是从逆反应开始，最终均可达到同一平衡状态。即平衡的建立与途径无关 t2 V'正 = V'逆 V'逆 V'正 t3 V正 = V逆 V正 V逆 t1 t(s) V（mol.L-1S-1） 0 平衡状态Ⅰ 平衡状态Ⅱ 二、化学平衡状态 二、化学平衡状态 (1)只有可逆反应才存在平衡状态(　) (2)化学平衡状态是一定条件下可逆反应进行到最大限度的结果(　) (3)化学反应达到化学平衡状态时，正逆反应的速率都为0(　) (4)化学反应达到化学平衡状态时反应物和生成物的浓度相等(　) (5)化学反应达到化学平衡状态时，反应混合物中各组分的浓度一定与化学方程式中对应物质的化学计量数成比例(　) × √ √ × × 判断正误 二、化学平衡状态 1、本质标志：根本判据（定义） (1) v(正) = v(逆) ≠ 0 ①有正有逆 ②正、逆反应速率符合化学计量比 化学平衡状态的判断依据： v正(N2)=v逆(N2) v正(N2)：v逆(H2)=1：3 v正(N2)：v逆(NH3)=1：2 活动三：了解平衡状态的特征与标志 异向等比 三种描述：正、逆反应速率符合化学计量比 速率直接描述；用成断键描述；用物质的生成与消耗进行描述 变量不变 异向等比 1.在一定条件下，可逆反应：2 A B + 3 C，在下列四种状态时属于平衡状态的是( ) 正反应速率 逆反应速率 A. v(A) = 2 mol/(L·s) v(A) = 2 mol/(L·s) B. v(A) = 2 mol/(L·s) v(B) = 1.5 mol/(L·s) C. v(A) = 2 mol/(L·s) v(B) = 2 mol/(L·s) D. v(A) = 60 mol/(L·min) v(C) = 1.5 mol/(L·s) AD 练习 异向等比 2．可逆反应N2＋3H2 ⇌ 2NH3的正、逆反应速率可用各反应物和生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是(　　) A．3v正(N2)＝v正(H2)　 B．v正(N2)＝v逆(NH3) C．2v正(H2)＝3v逆(NH3) D．v正(N2)＝3v逆(H2) C 异向等比 3、在一密闭容器中充入HI，在一定条件下进行反应：2HI(g) ⇌ I2(g)＋H2(g)。反应达到平衡状态的标志是( ) A．HI的消耗速率是I2的生成速率的2倍 B．单位时间内断裂 H-I 键的数目等于形成 H-H 和 I-I 的数目之和 C．HI和H2的消耗速率之比为2∶1 D．v(正)(H2)＝v(逆)(I2) CD 异向等比 二、化学平衡状态 2、浓度标志：（定义） (2)各组分的浓度保持一定（气体、溶液） ①各物质的物理量：各组成成分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度保持不变 ②各物质的百分含量：各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变 ③注意： 总体积、总压强、总物质的量不再变化时，不一定达到化学平衡 活动三：了解平衡状态的特征与标志 各物质的平衡浓度之间，以及与化学计量数无必然关系 特殊：NH2COONH4(s) ⇌ 2NH3(g)＋CO2(g) 变量不变 异向等比 二、化学平衡状态 以反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)为例 v正＝v逆 同一物质 生成速率等于消耗速率 不同物质 化学反应速率之比等于化学计量数之比，且表示不同方向(即“一正一逆”) 可变量达不变 各物质的物理量 各组成成分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度保持不变 各物质的含量 各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变 25 二、化学平衡状态 2．间接标志——“变量不变”即达平衡 mA(g)＋nB(g) ⇌ pC(g)＋qD(g) 活动三：了解平衡状态的特征与标志 (1)温度：对有热量变化的反应而言，热量变化是变量。当体系温度一定时，一定达到化学平衡 (2)颜色：反应体系中含有有色物质，颜色不再变化，一定达到化学平衡 二、化学平衡状态 2．间接标志——“变量不变”即达平衡 mA(g)＋nB(g) ⇌ pC(g)＋qD(g) 活动三：了解平衡状态的特征与标志 (3)压强：①考虑恒温恒容，忽略恒温恒压（压强恒定）；②看气体，PV=nT。 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定，一定达到化学平衡（关注物质状态） ②m＋n＝p＋q时，总压强一定，不一定达到化学平衡（关注物质状态） 变量不变 异向等比 二、化学平衡状态 2．间接标志——“变量不变”即达平衡 mA(g)＋nB(g) ⇌ pC(g)＋qD(g) (1)温度：对有热量变化的反应而言，热量变化是变量。当体系温度一定时，一定达到化学平衡 (2)颜色：反应体系中含有有色物质，颜色不再变化，一定达到化学平衡 (3)压强：①考虑恒温恒容，忽略恒温恒压（压强恒定）；②看气体，PV=nRT。 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定，一定达到化学平衡（关注物质状态） ②m＋n＝p＋q时，总压强一定，不一定达到化学平衡（关注物质状态） 活动三：了解平衡状态的特征与标志 二、化学平衡状态 mA(g)＋nB(g) ⇌ pC(g)＋qD(g) （4）气体平均摩尔质量/气体平均相对分子质量：M ＝n/m ①m＋n ≠ p＋q时，平均摩尔质量一定，一定达到化学平衡（关注物质状态） ②m＋n＝p＋q时，平均摩尔质量一定，不一定达到化学平衡 （5）气体密度：ρ ＝m/V（关注物质状态） ①反应体系中有非气体物质，气体密度一定，一定达到化学平衡 ②反应体系中全是气体物质，气体密度一定，不一定达到化学平衡 同理，恒容时，气体密度始终不变，也不一定能作为判据 2．间接标志——“变量不变”即达平衡 二、化学平衡状态 mA(g)＋nB(g) ⇌ pC(g)＋qD(g) 2．间接标志——“变量不变”即达平衡 （4）气体平均摩尔质量/气体平均相对分子质量：M 气＝m气/n气 ①m＋n ≠ p＋q时，平均摩尔质量一定，一定达到化学平衡（关注物质状态） ②m＋n＝p＋q时，平均摩尔质量一定，不一定达到化学平衡 mA(s)＋nB(g) ⇌ pC(g)＋qD(g) ⑤气体平均相对分子质量 二、化学平衡状态 mA(g)＋nB(g) ⇌ pC(g)＋qD(g) 2．间接标志——“变量不变”即达平衡 ①反应体系中有非气体物质，气体密度一定，一定达到化学平衡 ②反应体系中全是气体物质，气体密度一定，不一定达到化学平衡 恒容时，气体密度始终不变，也不一定能作为判据 （5）气体密度：ρ 气＝m气/V器（关注物质状态） ⑤气体平均相对分子质量 二、化学平衡状态 (6)全是气体参加的且反应前后化学计量数改变的可逆反应，即m＋n ≠ p＋q，平均相对分子质量保持不变。 (7)对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。 (8)对有热量变化的反应而言，热量变化是变量。 1mol H-H键的同时有1mol H-H键形成 合成氨正向是放热反应，在绝热容器中，若温度不再变化，则达到了平衡状态 mA(g)＋nB(g) ⇌ pC(g)＋qD(g) 二、化学平衡状态 公式ρ＝m/V在讨论混合气体密度时的应用。 判断某反应是否达到平衡的“三看”“三注意” 三看 三注意 反应是否为可逆反应 物质的状态 气体的化学计量数 不同物质的平衡浓度之间无必然关系 公式M＝m/n在讨论混合气体的平均相对分子质量或者平均摩尔质量时的应用 公式PV＝nT在讨论压强时的应用。 36 二、化学平衡状态 以反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)为例 v正＝v逆 同一物质 生成速率等于消耗速率 不同物质 化学反应速率之比等于化学计量数之比，且表示不同方向(即“一正一逆”) 可变量达不变 各物质的物理量 各组成成分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度保持不变 各物质的含量 各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变 37 二、化学平衡状态 以反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)为例 可变量达不变 气体的总物质的量 m＋n≠p＋q时，气体的总物质的量一定 恒容条件下的压强 m＋n≠p＋q时，总压强一定 恒压条件下气体的密度 m＋n≠p＋q时，ρ＝一定 混合气体的平均相对分子质量 当m＋n≠p＋q时，Mr＝一定 有颜色变化的反应 气体的颜色不再变化 38 二、化学平衡状态 以反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)为例 恒温恒容条件下，用“总压强、平均摩尔质量”判断平衡状态时，要特别关注反应前后气体分子总数的变化，如： mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g) 是否平衡 压强 当m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定) 当m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定) 混合气体的平均摩尔质量 当m＋n≠p＋q时，一定 当m＋n＝p＋q时，一定 是 不一定 是 不一定 PV=nRT 二、化学平衡状态 以反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)为例 PV=nRT 恒温恒容条件下，用“混合气体的密度”判断平衡状态时，要特别关注反应前后是否有非气态物质参与反应，如： 是 不一定 不一定 关注各物质的状态 是否平衡 密度ρ C(s)＋CO2(g)⇌2CO(g)(ρ一定) N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)(ρ一定) H2(g)＋I2(g)⇌2HI(g)(ρ一定) 3．在一定量的密闭容器中进行反应：N2(g)＋3H2(g) ⇌ 2NH3(g)。已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为0.1 mol·L－10.3 mol·L－1 0.2 mol·L－1。当反应达到平衡时，可能存在的数据是(　　) A．N2为0.2 mol·L－1，H2为0.6 mol·L－1 B．N2为0.15 mol·L－1 C．N2、H2均为0.18 mol·L－1 D．NH3为0.4 mol·L－1 B 极限假设 变量不变 异向等比 变量不变 异向等比 ⑤气体平均相对分子质量 6、在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时： ①混合气体的压强，②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于系数之比，⑦某种气体的百分含量 (1)能说明I2(g)＋H2(g) ⇌ 2HI(g)达到平衡状态的是________。 (2)能说明2NO2(g) ⇌ N2O4(g)达到平衡状态的是______________。 (3)能说明C(s)＋CO2(g) ⇌ 2CO(g)达到平衡状态的是_______________。 (4)能说明NH2COONH4(s) ⇌ 2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是_________________。 Ⅱ．若上述题目改成一定温度下的恒压密闭容器， 结果(1)________、(2)____________、(3)______________、(4)_____________。 ⑤⑦ ①③④⑤⑦ ①②③④⑦ ①②③ ⑤⑦ ②③④⑤⑦ ②③④⑦ ②③ BC ACD 7. 在一定温度下的定容密闭容器中，当下列物理量不再改变时，表明反应：A(s)＋2B(g) C(g)＋D(g)已达平衡的是( ) A、混合气体的压强 B、混合气体的密度 C、气体的平均相对分子质量 D、气体的总物质的量 若A为气体，则选( ) 若改为A(g)+B(g) C(g)+D(g)，则选( ) 无 典例解析 A 47 二、化学平衡状态 利用极端假设法确定各物质的浓度范围 可利用极端假设法判断可逆反应中各物质的浓度范围，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。 3．在一定量的密闭容器中进行反应：N2(g)＋3H2(g) ⇌ 2NH3(g)。已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为0.1 mol·L－10.3 mol·L－1 0.2 mol·L－1。当反应达到平衡时，可能存在的数据是(　　) A．N2为0.2 mol·L－1，H2为0.6 mol·L－1 B．N2为0.15 mol·L－1 C．N2、H2均为0.18 mol·L－1 D．NH3为0.4 mol·L－1 极限假设 B 二、化学平衡状态 利用极端假设法确定各物质的浓度范围 平衡体系中各物质的浓度范围为： 0＜c(X2)＜0.2 mol/L 0.2 mol/L＜c(Y2)＜0.4 mol/L 0＜c(Z)＜0.4 mol/L 典例解析 例3 在一密闭容器中进行反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.6 mol•L－1、0.3 mol•L－1、0.6 mol•L－1，当反应至正、逆反应速率相等时，可能存在的状态是(　　) A.SO2为1.2 mol•L－1、O2为0.6 mol•L－1 B.SO2为0.75 mol•L－1 C.SO2、SO3均为0.45 mol•L－1 D.SO3为1.2 mol•L－1 B 随堂练习 1.一定条件下，0.3 mol X(g)与0.3 mol Y(g)在容积固定的密闭容器中发生反应：X(g)＋3Y(g) 2Z(g)　ΔH＝－a kJ•mol－1(a＞0)，下列说法正确的是(　 　) A.反应一段时间后，X与Y的物质的量之比仍为1：1 B.达到平衡时，反应放出的热量小于0.1a kJ C.混合气体密度保持不变，说明反应已达到平衡 D.达到平衡后，若向平衡体系中充入稀有气体，Z的正反应速率将增大 B 随堂练习 2. 1133 K时，向某恒容密闭容器中充入等物质的量的CO(g)和H2(g)，发生反应：CO(g)＋3H2(g) CH4(g)＋H2O(g)，容器内的压强与时间的关系如图所示，下列有关该反应的判断不正确的是(　 　) A.当容器内混合气体的平均摩尔质量不再改变时，该反应达到了平衡状态 B.当CO的分压是H2的2倍时，该反应达到了平衡状态 C.当1 mol O—H键断裂同时有2 mol C—H键形成时， 该反应达到了平衡状态 D.当容器内混合气体的密度不再改变时，该反应达到 了平衡状态 D 课堂小结 不良反应 可逆反应 正向反应 逆向反应 同时存在 化学平衡时各物质的量不再改变， υ(正)＝ υ(逆)≠0 反应条件改变 化学平衡 可能变化 m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g) 53 下课，同学们！ 下列反应都是可逆反应： N2＋3H2 eq \o( ,\s\up15(高温、高压),\s\do22(催化剂))2NH3， Cl2＋H2OHCl＋HClO， 2SO2＋O2 eq \o( ,\s\up17(催化剂),\s\do22(△))2SO3。 例2．可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在恒容的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是(　　) ①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO ③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气体的压强不再改变的状态 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部 $