2.2.2 化学平衡常数-2026-2027学年高二化学选择性必修1【同步课件】

该高中化学课件聚焦化学平衡常数与平衡转化率，通过1864年质量作用定律的提出及合成氨工业实例导入，搭建从反应限度定性认识到定量分析的学习支架，衔接化学反应速率与化学平衡的核心知识。 其亮点在于以数据分析归纳平衡常数规律培养科学思维，通过“三段式”计算模型强化科学探究与实践能力，结合工业生产实例深化化学观念。学生能构建定量思维，教师可依托结构化内容提升教学效率。

高中化学人教版（2019）选择性必修1 第2课时 化学平衡常数与平衡转化率 第二节 化学平衡 第二章 化学反应速率与化学平衡 学习目标 学习重点​ 1.理解化学平衡常数的概念和表达式； 2.掌握利用平衡常数判断反应进行程度的方法； 3.学会运用平衡常数进行转化率计算，分析温度对平衡常数的影响。 学习难点​ 1.深入理解化学平衡常数的本质（反映反应限度的定量关系 ）； 2.准确书写不同可逆反应的平衡常数表达式（考虑固体、纯液体等 ）； 3.灵活运用平衡常数解决复杂的工业生产与化学计算问题。 化学与生活 1864 年，古德伯格和瓦格提出 “质量作用定律”，首次揭示了平衡常数的定量关系。如今，从制药工业的反应条件优化到全球气候变化的 CO₂吸收研究，平衡常数都是核心工具。例如，合成氨工业中，通过计算不同温度下的 K 值，工程师能精准调控反应条件，使氨的产率最大化。 今天，我们将通过 “三段式” 计算和平衡常数表达式，解密可逆反应的定量规律，走向 “工业合成” 的生产实践，掌握用平衡常数预测反应限度的核心方法。 3 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？ 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 25 ℃平衡 867 867 867 867 867 867 近似相等 化学平衡常数 （1）无论该反应从正向进行还是从逆向进行，平衡时只要温度一定， 的值 。 化学平衡状态时浓度数据分析： （2）无论反应物或生成物的浓度如何改变，平衡时只要温度一定， 的值也 。 近似相等 近似相等 （3）分析上表数据可知，该反应在457.6℃达到平衡时， 是一个 。 常数 化学平衡常数 1.浓度商的概念与表达式 （1）浓度商的概念 在任意时刻，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，称为浓度商，常用Qc表示。 （2）浓度商的表达式 对于可逆反应： mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 浓度商Qc ＝ 化学平衡常数 化学平衡常数 1概念: 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。 表达式： 对于任意的可逆反应：mA(g) + nB(g) ⇋ pC(g) + qD(g) 一定温度 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） 当Q = K 时，表明反应达到极限，即达到化学平衡状态。 2.化学平衡常数的定义及表达式 写出下列可逆反应的K的表达式 2Fe3+ (aq) + Fe (s） 3Fe2+ (aq) K = ) Fe3+ ( c ) Fe2+ ( c 3 2 Br2 + H2O H+ + Br - + HBrO K = CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) K = 3 Cr2O72-(aq) +H2O(l） 2CrO42- (aq) +2H+ (aq) K = c(Cr2O72-) c2(CrO42-) c2(H+) C2H5OH + CH3COOH CH3COOC2H5 + H2O K = 化学平衡常数 (1)反应物或生成物中有固体或纯液体存在时,由于其浓度可看作“1”而不代入公式。 (2)水的处理 ①气态水或非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数。 ②稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度视为常数“ 1”而不代入公式 ⑶溶液中的离子反应，平衡常数的表达式必须遵循离子方程式! 化学平衡常数书写的注意事项 化学平衡常数 ①N2+3H2 2NH3 ②2NH3 N2+3H2 ③ N2 + H2 NH3 1 2 3 2 K1 = = K32 K2 1 一个反应是否只有一个化学平衡常数？写出下列反应的平衡常数，总结化学平衡常数与方程式的关系。 结论二：化学计量数变为原来n倍，K变为Kn； 结论三：正、逆反应，K互为倒数； 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。 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 K1 = c (NO) c (O2) c2(NO2) 2 K2 = c (N2O4) c2(NO2) K3 = c (N2O4) c (NO) c (O2) 2 三个方程式的关系？ ③ = ① + ② ΔH1、ΔH2、ΔH3 三者关系？ ΔH3=ΔH1 + ΔH2 K1、K2、K3 三者关系？ K3 =K1 × K2 结论一：方程式相加(减)，则K相乘(除)； K3 = K1  K2 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。 ④C (s) + CO2(g) 2CO(g) K4 ⑤C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K5 ⑥CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) K6 K4 = K 6 K 5 化学平衡常数 4.化学平衡常数与化学方程式书写方式的关系 （1）若化学方程式中各物质的化学计量数同时扩大为原来的n倍或缩小为原来的1/n，则平衡常数会变为原来的n或1/n次幂。 如：合成氨反应，若写成N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，则平衡常数K= 若写成1/2N2(g)+3/2H2(g)⇌NH3(g)，则平衡常数K1= 这里K=K12 c2(NH3) c(N2)·c3(H2) c(NH3) c1/2(N2)·c3/2(H2) （2）对于同一可逆反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数，即K正=1/K逆 （3）两个反应的化学方程式相加或相减得到的新化学方程式，其平衡常数是两个反应的平衡常数的乘积或商。 化学平衡常数 化学方程式 平衡常数 ( K ) F2(g) + H2(g) 2HF(g) 6.5 ×1095 Cl2(g) + H2(g) 2HCl(g) 2.57 ×1033 Br2(g) + H2(g) 2HBr(g) 1.91 ×1019 I2(g) + H2(g) 2HI(g) 8.67 ×102 数据分析 结论：平衡常数的大小，与反应中物质的性质有关。（内因） 25 ℃ 时，生成卤化氢反应的平衡常数 4.影响化学平衡常数的因素 化学平衡常数 14 数据分析 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 H2(g) + I2(g) 2HI(g) 在容积不变的密闭容器中发生反应： 结论：平衡常数不受浓度的影响，受温度影响。（外因） 化学平衡常数 15 K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大 K = 生成物浓度幂之积 反应物浓度幂之积 下表为298K时，卤化氢生成反应的平衡常数： 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 平衡常数的大小，与反应中物质的性质有关 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。 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。 化学平衡常数 平衡常数的意义 16 2. 判断可逆反应的热效应 (K只与温度有关) 在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。与压强、起始浓度、起始反方向均无关。 若升高温度,K增大，正反应是吸热反应； 若升高温度,K减小，正反应是放热反应。 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 < 化学平衡常数 3. 判断平衡移动方向 Q = K   温度相同时 Q ＜ K   Q ＞ K   体系处于化学平衡状态。 反应正向进行。 反应逆向进行。 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 。 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 ，逆 Q＝K ，平衡状态 Q＜K ，正 化学平衡常数 平衡转化率 除化学平衡常数外，还可以运用平衡转化率表示一定温度下某反应的限度。某一反应物的平衡转化率α等于该物质在反应中已转化的量（如物质的量、物质的量浓度等）与该物质起始总量的比值，可表示为： 该反应物的起始总量 — 该反应物的平衡量 该反应物的起始总量 a= ×100% 反应的平衡转化率可以表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。 注意：转化量和起始量可以使用浓度数据，也可使用物质的量等数据，但必须一致。 化学平衡常数 平衡转化率 平衡转化率的有关规律： 1.反应物有两种或两种以上时，增加一种反应物的浓度，则该反应物的平衡转化率减小，而其他反应物的平衡转化率增大。 2.同一反应的不同反应物，其平衡转化率可能不同。当投入反应物的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比时，各反应物的平衡转化率才相同。 化学平衡常数 平衡常数与平衡转化率的关系： K越大 K越小 正反应进行的程度越大 K = 生成物浓度幂之积 反应物浓度幂之积 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 平衡时反应物的转化率越大 正反应进行的程度越小 平衡时反应物的转化率越小 化学平衡常数 平衡常数的有关计算 用“三段式”法解化学平衡计算类题 1.书写有关（可逆）反应的化学方程式； 2.标示各物质的起始量、转化量、平衡量； 3.计算由已知条件列关系式或代入公式计算等。 一定温度下， ，在容积为 V L的恒容密闭容器中，反应物A、B的初始加入量分别为a mol、b mol，一段时间后达到化学平衡，设A转化的物质的量为mx mol。 可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g) 化学平衡常数 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: mx nx px qx 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。 K= 化学平衡常数 平衡常数的有关计算 （1）平衡常数： K= p V px （ ） · q qx V （ ） m （ ） V a-mx · n （ ） V b-nx （2）平衡时A的物质的量浓度： c(A)= mol/L a-mx V 三段式模型——“始、变、平、列方程” 化学平衡常数 平衡常数的有关计算 （3）平衡时A的转化率： A、B的转化率之比： a(A)= ×100% mx a a(A)：a(B) = ： mx a nx b （4）平衡时A的体积分数：φ(A)＝ ×100% （5）平衡时和开始时压强之比： ＝ ＝ （6）混合气体的密度：ρ(混)＝ g·L-1 化学平衡常数 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 化学平衡1 投料方式2 化学平衡2 投料方式3 化学平衡3 转化率可能不同，平衡常数(K )相同 化学平衡常数 小结： 可逆反应 一定条件下 化学平衡状态 定量 表达 反应 限度 平衡常数(K ) 只受温度影响 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 化学平衡常数 1.在相同的温度下，已知反应： ①N2(g)+O2(g) ⇌2NO(g) K=3.84×10-31 ②2SO2(g)+O2 (g)⇌2SO3 K=3.1×1026 则在该温度下，两个化学反应的反应程度之间的关系为（ ） A.①＞② B.①＜② C.① ＝② D.不能确定 B 随堂测试 2.下列有关平衡常数的说法正确的是（ ） A.改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数一定增大 B.反应：2NO2(g) N2O4(g)　ΔH<0，增加c(N2O4)，该反应的平衡常数 　增大 C.对于给定的可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数相等 CO(g)＋H2O(g) D 随堂测试 3．对于下列反应，其反应过程的能量变化示意图如下： 编号 反应 平衡常数 反应热 反应① A(g) B(g)＋C(g) K1 ΔH1 反应② B(g)＋C(g) D(g) K2 ΔH2 反应③ A(g) D(g) K3 ΔH3 下列说法正确的是(　　 ) A．K3＝K1＋K2 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2 C．加催化剂，反应①的反应热降低，反应速率加快 D．增大压强，K1减小，K2增大，K3不变 B 随堂测试 　　mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) D.平衡常数为K＝的反应，化学方程式为CO2(g)＋H2(g) $