2.2.2 聚焦突破3 速率常数、压强平衡常数及其应用-【优学精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修一同步课件（人教版）

该高中化学课件聚焦速率常数、压强平衡常数及其应用，通过联系浓度平衡常数旧知，搭建从速率方程到Kp计算的学习支架，帮助学生理解速率常数与平衡常数关系、分压定律及“三段式”计算步骤。 其亮点在于结合乙炔加氢、CH4重整等真实情境例题，通过数据表格分析和多步反应平衡计算，培养学生科学思维中的证据推理与模型建构能力，提升科学探究与实践中的数据处理能力。学生能深化化学平衡理解，教师可高效开展重难点教学。

聚焦突破3　速率常数、压强平衡常数及其应用 一、速率常数与平衡常数 1．速率常数(k)：在给定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L-1时的反应速率。 (1)在相同浓度的条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。 (2)速率常数是温度的函数，在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。 2．速率方程：反应速率与参加反应的物质的浓度的关系式。例如，反应H2(g)＋I2(g)⥫⥬2HI(g)的速率方程为v＝k·c(H2)·c(I2)。 [注意]　速率方程是实验测定的结果，不能随意根据反应的化学方程式直接写出。 返回首页 返回首页 返回首页 返回首页 3．计算步骤 返回首页 例1　(2025·甘肃卷)乙炔加氢是除去乙烯中少量乙炔杂质，得到高纯度乙烯的重要方法。对于反应C2H2(g)＋H2(g)===C2H4(g)　ΔH1＝－175 kJ·mol-1(25 ℃，101 kPa)，反应速率v(C2H2)与H2浓度c(H2)的关系可用方程式v(C2H2)＝k[c(H2)]α表示(k为常数)。145 ℃时，保持其他条件不变，测定了不同浓度时的反应速率(如下表)。当v(C2H2)＝1.012×10-4 mol·L-1·s-1时，c(H2)＝________mol·L-1。 实验组 c(H2)/(mol·L-1) v(C2H2)/(mol·L-1·s-1) 一 4.60×10-3 5.06×10-5 二 1.380×10-2 1.518×10-4 9.20×10-3 返回首页 返回首页 例2　(2025·河南卷)CaCO3的热分解与NixPy催化的CH4重整结合，可生产高纯度合成气(H2＋CO)，实现碳资源的二次利用。主要反应如下： 反应Ⅰ：CaCO3(s)⥫⥬CaO(s)＋CO2(g)　ΔH1＝＋178 kJ·mol-1 反应Ⅱ：CH4(g)＋CO2(g)⥫⥬2H2(g)＋2CO(g)　ΔH2＝＋247 kJ·mol-1 反应Ⅲ：H2(g)＋CO2(g)⥫⥬H2O(g)＋CO(g)　ΔH3＝＋41 kJ·mol-1 一定温度、100 kPa下，向体系中加入1.0 mol CaCO3和1.0 mol CH4，假设此条件下其他副反应可忽略，恒压反应至平衡时，体系中CaCO3转化率为80%，CH4转化率为60%，CO物质的量为1.3 mol，反应Ⅲ的平衡常数Kp＝__________(保留小数点后一位)，此时原位CO2利用率为__________。 1.2 70% 返回首页 返回首页 [解析]　一定温度、100 kPa下，向体系中加入1.0 mol CaCO3和1.0 mol CH4，恒压反应至平衡时，体系中CaCO3转化率为80%，反应Ⅰ：CaCO3(s)⥫⥬CaO(s )＋CO2(g)平衡时生成n(CO2)＝0.8 mol，CH4转化率为60%，CO物质的量为1.3 mol，列三段式： 返回首页 返回首页 返回首页 【突破集训】 1．(2023·河北卷)氢气催化还原NOx作为一种高效环保的脱硝技术备受关注。高温下氢气还原NO反应的速率方程为v＝k·cx(NO)·cy(H2)，k为速率常数。在一定温度下改变体系中各物质浓度，测定结果见下表。 组号 c(NO)/(mol·L-1) c(H2)/(mol·L-1) v/(mol·L-1·s-1) 1 0.10 0.10 r 2 0.10 0.20 2r 3 0.20 0.10 4r 4 0.05 0.30 ？ 表中第4组的反应速率为________mol·L-1·s-1(写出含r的表达式)。 0.75r 返回首页 返回首页 2．300 ℃时，2NO(g)＋Cl2(g)⥫⥬2ClNO(g)的正反应速率表达式为v正＝k·cn(ClNO)，测得速率和浓度的关系见下表：   序号 c(ClNO)/(mol·L-1) v正/(mol·L-1·s-1) ① 0.30 3.60×10-9 ② 0.60 1.44×10-8 ③ 0.90 3.24×10-8 n＝________；k＝___________________。 2 4.00×10-8 L·mol-1·s-1 返回首页 返回首页 3．2NO(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g)的反应历程如下： 反应Ⅰ：2NO(g)⥫⥬N2O2(g)(快)　ΔH1<0 v1正＝k1正·c2(NO)，v1逆＝k1逆·c(N2O2)； 反应Ⅱ：N2O2(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g)(慢)　ΔH2<0　v2正＝k2正·c(N2O2)·c(O2)，v2逆＝k2逆·c2(NO2)。　 一定条件下，反应2NO(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g)达到平衡状态，平衡常数K＝________(用含k1正、k1逆、k2正、k2逆的代数式表示)。反应 Ⅰ 的活化能EⅠ________(填“>”“<”或“＝”)反应Ⅱ的活化能EⅡ。 < 返回首页 返回首页 4．用测压法在刚性密闭容器中探究T ℃时4NO(g)⥫⥬N2(g)＋2NO2(g)的分解反应，现将一定量的NO充入该密闭容器中，测得体系的总压强随时间的变化见下表：   反应时间/min 0 10 20 30 40 压强/MPa 15.00 14.02 13.20 12.50 12.50 (1)20 min时，NO的转化率α＝________。 48%　 返回首页 解析：在恒容恒温条件下，压强之比等于物质的量之比，因此可以直接用压强代替物质的量计算。设某时刻N2的压强为x MPa，根据题意可列出“三段式”： 返回首页 (2)T ℃时，反应4NO(g)⥫⥬N2(g)＋2NO2(g)的平衡常数Kp＝________MPa-1(Kp为以分压表示的平衡常数)。 0.1 返回首页 5．在温度T下，容积固定的密闭容器中充入3 mol NO和2 mol H2发生反应2H2(g)＋2NO(g)⥫⥬N2(g)＋2H2O(g)，起始压强为p0，一段时间后，反应达到平衡，此时压强p＝0.9p0，则NO的平衡转化率α(NO)＝________(结果保留三位有效数字)，该反应的平衡常数Kp＝________(用含p的代数式表示，Kp为以分压表示的平衡常数，且某气体的分压＝总压×该气体的物质的量分数)。 33.3% 返回首页 解析：设反应达到平衡时生成N2的物质的量为x mol，根据题意可列“三段式”： 2H2(g)＋2NO(g)⥫⥬N2(g)＋2H2O(g) 起始量/mol 2 3 0 0 转化量/mol 2x 2x x 2x 平衡量/mol 2－2x 3－2x x 2x 返回首页 返回首页 返回首页 (1)反应BaCO3(s)＋4C(s)⥫⥬BaC2(s)＋3CO(g)在1 585 K的Kp＝____________Pa3。 1016　 返回首页 返回首页 105 105 返回首页 返回首页 已知：原位CO2利用率＝ ×100% 　　　　　　CH4(g)＋CO2(g)⥫⥬2H2(g)＋2CO(g) 起始量/mol　　1.0　 0.8　　　 0　 　 　0 转化量/mol 0.6 0.6 1.2 1.2 平衡量/mol 0.4 　 　　　 H2(g)＋CO2(g)⥫⥬H2O(g)＋CO(g) 起始量/mol 1.2 0.2 0 1.2 转化量/mol 0.1 0.1 0.1 0.1 平衡量/mol 1.1 0.1 0.1 1.3 气体总物质的量n总＝(1.3＋0.1＋0.1＋1.1＋0.4) mol＝3.0 mol，反应Ⅲ的平衡常数Kp＝＝≈1.2；平衡时n(CaCO3)＝0.2 mol，原位CO2利用率为×100%＝×100%＝70%。 　　　　　 　4NO(g)⥫⥬N2(g)＋2NO2(g) 起始压强/MPa 15.00 0 0 转化压强/MPa 4x x 2x 某时刻压强/MPa 15.00－4x x 2x (1)20 min时，15.00－x＝13.20，解得x＝1.80，NO的转化率α＝×100%＝48%。 $