拓展专题2 平衡常数（Kp 、Kx） 速率常数与速率方程(课件PPT)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027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，从已学浓度平衡常数切入，通过对比引出分压、物质的量分数平衡常数，再衔接速率常数与平衡常数关系，构建知识递进支架。 其亮点是结合高考真题与模拟题，通过“三步计算Kp”模型构建和“三段式”解题法，培养科学思维与探究能力。如乙二醇合成反应Kx计算实例，解析详细，助力学生掌握证据推理，教师可利用其提升教学效率。

拓展专题2　 平衡常数（Kp 、Kx）　速率常数与速率方程 第二章　化学反应速率与化学平衡 1 一、平衡常数（Kp 、Kx） 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。 （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。 化学·选择性必修1 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 （3）平衡分压计算方法 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 （2025·河北高考17题节选）乙二醇（EG）是一种重要的基础化工原 料，可通过石油化工和煤化工等工业路线合成。煤化工路线中，利用合成 气直接合成乙二醇，原子利用率可达100％，具有广阔的发展前景。反应 如下： 2CO（g）＋3H2（g） HOCH2CH2OH（g）　ΔH 按化学计量比进料，固定平衡转化率α，探究温度与压强的关系。α分别为 0.4、0.5和0.6时，温度与压强的关系如图： （1）代表α＝0.6的曲线为 （填“L1”“L2”或“L3”）；原因 是 ⁠ ⁠。 L1　 该反应为气体分子数减小的反应，温度相同时，增大压强，平衡正向 移动，平衡转化率增大 化学·选择性必修1 解析：由题目信息知，该反应为气体分子数减小的反应，同一温度下，增大压强，平衡正向移动，则α增大，故L1、L2、L3分别代表α＝0.6、0.5、0.4的曲线。 化学·选择性必修1 （2）ΔH 0（填“＞”“＜”或“＝”）。 解析： 由题图可知，压强相等时，温度越高则对应的平衡转化率α越小，即平衡逆向移动，故该反应为放热反应，ΔH＜0。 ＜　 化学·选择性必修1 （3）已知：反应aA（g）＋bB（g） yY（g）＋zZ（g），Kx＝ ，x为组分的物质的量分数。 M、N两点对应的体系，Kx（M） Kx（N）（填“＞”“＜”或 “＝”），D点对应体系的Kx的值为 ⁠。 ＝　 12　 化学·选择性必修1 解析： M、N两点对应平衡转化率相等，则平衡时各组分物质的量分数均相等，故Kx（M）＝Kx（N）；D点对应的平衡转化率为0.5，根据题给信息知，该反应按化学计量比进料，设起始加入2 mol CO、3 mol H2，列三段式： 2CO（g）＋3H2（g） HOCH2CH2OH（g） 起始量/mol 2 3 0 转化量/mol 1 1.5 0.5 平衡量/mol 1 1.5 0.5 平衡时x（CO）＝ 、x（H2）＝ 、x（HOCH2CH2OH）＝ ，则D点 对应体系的Kx＝ ＝12。 化学·选择性必修1 （4）已知：反应aA（g）＋bB（g） yY（g）＋zZ（g），Kp＝ ，p为组分的分压。 调整进料比为n（CO）∶n（H2）＝m∶3，系统压强维持p0 MPa，使α （H2）＝0.75，此时Kp＝ MPa－4（用含有m和p0的 代数式表示）。 　 化学·选择性必修1 解析： 设在该条件下，起始时加入m mol CO和3 mol H2，α（H2）＝0.75，则H2转化了 2.25 mol，由此列三段式： 2CO（g）＋3H2（g） HOCH2CH2OH（g） 起始量/mol m 3 0 转化量/mol 1.5 2.25 0.75 平衡量/mol m－1.5 0.75 0.75 平衡时，p（CO）＝ p0、p（H2）＝ p0、 p（HOCH2CH2OH）＝ p0， 则Kp＝ MPa－4＝ MPa－4。 化学·选择性必修1 【模型构建】 三步计算压强平衡常数 （1）列三段式，计算平衡时各组分的物质的量，再加和得n（总）。 （2）求分压，先计算n（总）与各组分的物质的量分数，再求平衡时各组 分的分压。 （3）代入Kp表达式计算压强平衡常数。 化学·选择性必修1 1. （2026·河南南阳期中改编）硝酸工业中的 NH3氧化反应为 4NH3 ＋ 5O2 4NO ＋6H2O（g）　ΔH，将投料按 n ∶n ∶n ＝1∶2∶0.8以 不同流速通入0.5 L 反应器中， 在不同温度（T1、T2、T3）下 反应，通过检测流出气体成分 绘制的NH3转化率曲线如图所示。 （1）判断T1、T2、T3的大小关系 ⁠。 T1＞T2＞T3 化学·选择性必修1 解析： 由图可知，T1温度下最先达到平衡，依据“先拐先平数值大”的原则，T1温度最高，T3温度最低，T1温度下平衡时NH3转化率最低，说明正反应放热（ΔH＜0），温度T1＞T2＞T3。 化学·选择性必修1 （2）若温度T1下，流出容器气体总压强为p kPa，则该反应的压强平衡常 数（Kp） 为 ⁠。 解析：T1下氨气的平衡转化率 为80％，设投料n（NH3）＝1 mol、 n（O2）＝2 mol、n（H2O）＝0.8 mol，反应后n（NH3）＝0.2 mol、n （O2）＝1 mol、n（NO）＝0.8 mol、n（H2O）＝2.0 mol，总物质 的量为4.0 mol，则Kp＝ ＝46p kPa。 46p kPa　 化学·选择性必修1 2. （2026·华中师大附中月考）某科研团队将工业废气中的CO2在催化条件 下还原，实现了CH3OH的绿色合成。主要反应有： Ⅰ.3H2（g）＋CO2（g） CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH1 Ⅱ.H2（g）＋CO2（g） CO（g）＋H2O（g）　 在恒压密闭容器中，分别按投料比[n（H2）∶ n（CO2）]为3∶1和4∶1通入气体，若只发生 反应Ⅰ和Ⅱ，CO2的平衡转化率α及CH3OH的选 择性S随温度的变化曲线如图所示。 ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1 化学·选择性必修1 （1）投料比为4∶1时，CO2的平衡转化率曲线为 （填“e”或 “f”）。 解析： 相同条件下，投料比为4∶1时与投料比为3∶1时相比较，相当于增 大了H2的量，平衡正向移动，CO2的转化率增加，投料比为4∶1时，CO2的平衡转化率曲线为e。 e　 已知：α（CO2）＝ ×100％； S（CH3OH）＝ ×100％。 化学·选择性必修1 （2）投料比为3∶1、温度为320 ℃时，反应Ⅱ的平衡常数Kx ＝ （写出计算式即可，用物质的量分数代替平衡浓度）。 解析： 投料比为3∶1、温度为320 ℃时，反应Ⅱ：H2（g）＋CO2 （g） CO（g）＋H2O（g），设反应前投料n（H2）＝3 mol，n（CO2）＝1 mol，根据转化图可知转化的n（CO2）＝1 mol×10％＝0.1 mol，由S（CH3OH）＝ ×100％＝ 86％，可知n（生成CH3OH所用的CO2）＝0.1 mol×86％＝0.086 mol，则反应Ⅱ消耗的n（CO2）＝0.1 mol－0.086 mol＝0.014 mol，列三段式： 　 化学·选择性必修1 反应Ⅰ　 3H2（g）＋CO2（g） CH3OH（g）＋H2O（g） 起始量/mol　3　 　 1　　　　　0　　　　　 0 转化量/mol 0.258 0.086 0.086 　 0.086 反应Ⅱ　　H2（g）＋CO2（g） CO（g）＋H2O（g） 起始量/mol 　3　　　1　　 　　0　　　0 转化量/mol 0.014 0.014 0.014 0.014 化学·选择性必修1 反应最终达到平衡时，平衡体系中各物质的物质的量分别为n（H2）＝ 3 mol－0.258 mol－0.014 mol＝2.728 mol、n（CO2）＝1 mol－ 0.086 mol－0.014 mol＝0.9 mol、n（CO）＝0.014 mol、n（H2O） ＝0.086 mol＋0.014 mol＝0.1 mol、n（CH3OH）＝0.086 mol，n （总）＝2.728 mol＋0.9 mol＋0.014 mol＋0.1 mol＋0.086 mol＝ 3.828 mol，则反应Ⅱ的Kx＝ ＝ ＝ 。 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）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＝ 。 化学·选择性必修1 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 1. 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 2. （2026·辽宁大连期中）合成氨工艺是人工固氮最重要的途径。发生反 应的热化学方程式为3H2 ＋N2 2NH3 　ΔH＝－92 kJ·mol－1，反 应速率方程为v＝k·c ·c1.5 ·c－1 。下列说法正确的是 （　　） A. 增大NH3浓度反应速率加快 B. 向密闭恒温恒容容器中，充入Ar，NH3的分压不变 C. 选取更高效的催化剂可以提高反应的平衡转化率 D. 当温度、压强一定时，在原料气（N2和H2的比例不变）中添加少量惰 性气体，有利于提高平衡转化率 √ 化学·选择性必修1 解析： 　反应速率方程为v＝k·c ·c1.5（H2）·c－1 ，增大NH3 浓度反应速率减慢，A错误；恒温恒容下充入Ar，总压增加但各反应物和 产物的物质的量未变，浓度（分压）不变，NH3的分压不变，B正确；催化 剂仅加快正、逆反应速率，不影响平衡状态，无法提高平衡转化率，C错 误；该反应是气体体积减小的反应，恒温恒压下添加惰性气体，容器的体 积增大，反应物分压降低，平衡逆向移动，转化率降低，D错误。 化学·选择性必修1 3. （2025·辽宁实验中学月考）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。 2　 120　 化学·选择性必修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。 化学·选择性必修1 $