2.2.2 化学平衡常数 课后达标素养提升-【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)
2026-08-27
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教辅
摘要:
该高中化学课件聚焦化学平衡常数及相关计算,通过固定体积容器反应、工业生产等实际情境问题导入,衔接平衡概念、影响因素与实际应用,构建从基础到综合的学习支架。
其亮点在于采用“三段式”表格模型分析浓度变化,结合燃油汽车尾气处理等真实情境,培养学生化学观念和科学思维。学生通过解析掌握平衡计算方法,教师可提升教学效率与学生应用能力。
内容正文:
课后达标 素养提升
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1.(2026·兰州高二期末)在固定体积的密闭容器中,使用某种催化剂,发生反应:NO2(g)+SO2(g)⥫⥬SO3(g)+NO(g) ΔH<0。增大SO2的浓度,平衡常数( )
A.增大 B.减小
C.不变 D.无法判断
解析:平衡常数仅与温度有关,温度不变,平衡常数不变。
基础检测
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2.在某温度下,将0.10 mol H2(g)和0.10 mol I2(g)充入10 L的密闭容器中,充分反应。达到平衡后,测得c(H2)=0.008 0 mol·L-1,反应H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g)的平衡常数K为( )
A.1.0 B.0.75
C.0.5 D.0.25
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降低温度,活化分子百分数减少,有效碰撞的次数减少,正、逆反应速率都减小,故B错误;
未说明v(F)、v(A)是正反应速率还是逆反应速率,不能判断反应是否达到平衡状态,故C错误;
平衡常数只与温度有关,温度不变,K不变,故D错误。
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4.在一定温度下,反应X(g)+Y(g)⥫⥬2Z(g)的平衡常数为0.25,若将10 mol Z(g)通入容积为10 L的密闭容器中发生反应,则在该温度时Z(g)的最大分解率为( )
A.50% B.80%
C.88% D.95%
B
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解析:该反应的平衡常数很大,说明该反应进行的程度很大,但由于反应速率较小,NO与CO在排入大气之前未反应完全,故A正确;
平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,故B正确;
升高温度,反应速率增大,平衡常数只与温度有关,温度改变,平衡常数一定改变,故C正确;
催化剂对平衡常数无影响,故D错误。
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若CO、Cl2完全转化为COCl2,此时气体总质量为0.1 mol×(28+71) g·mol-1=9.9 g,气体总物质的量为0.1 mol,气体的相对分子质量为99,但是该反应为可逆反应,反应物不可能完全转化为生成物,D错误。
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解析:该反应是一个恒容条件下的化学反应,反应前后气体物质的量不相等,故压强不变,说明气体总物质的量不变,反应达到了化学平衡状态,A项正确;
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参与反应的SO2的物质的量为0.36 mol,根据热化学方程式可求得放出的热量为35.28 kJ,C项错误;
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8.已知反应A(g)+B(g)⥫⥬C(g)+D(g)的平衡常数和温度的关系见下表:
温度/℃ 700 800 830 1 000 1 200
平衡常数 1.7 1.1 1.0 0.6 0.4
回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式为K=__________________________。
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(2)830 ℃时,向一容积为5 L的密闭容器中充入0.20 mol A和0.80 mol B,若反应初始6 s内A的平均反应速率v(A)=0.003 mol·L-1·s-1,则6 s时c(A)=________mol·L-1,C的物质的量为________mol;若反应经一段时间后达到平衡,则此时A的转化率为________。
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(3)判断该反应是否达到平衡的依据为__________(填字母)。
a.压强不随时间改变
b.气体的密度不随时间改变
c.c(A)不随时间改变
d.单位时间内生成C和D的物质的量相等
c
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解析:由于该反应是反应前后气体体积不变的反应,容器中压强、气体的密度都始终不变,a、b项不符合题意;c(A)随反应的进行不再变化,可以说明反应达到平衡状态,c项符合题意;不论反应是否达到平衡状态,单位时间内生成C和D的物质的量都相等,d项不符合题意。
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(4)1 200 ℃时,反应C(g)+D(g)⥫⥬A(g)+B(g)的平衡常数为________。
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9.T ℃,向容积为V L的密闭容器中充入NO,容器内各组分的物质的量随时间变化曲线如下图所示。下列说法不正确的是( )
A.X是N2O
B.NO的平衡转化率为75%
C.T ℃时该反应的平衡常数为V
D.NO2和X的浓度相等可作为判断反应达到平衡的标志
素养提升
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解析:由题图可知,3 min时反应达到平衡,一氧化氮的物质的量减小,二氧化氮和X的物质的量增大,说明一氧化氮为反应物,物质的量的变化量为3 mol,二氧化氮与X为生成物,物质的量的变化量为1 mol,化学计量数之比等于参与反应的各组分物质的量的变化量之比,故反应的化学方程式为3NO⥫⥬NO2+X,根据原子守恒可知,X的化学式为N2O,故A正确;
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反应进行到任意时刻,NO2和X的浓度都相等,故NO2和X的浓度相等不能作为判断反应达到平衡的标志,故D错误。
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10.电石(主要成分为CaC2)是重要的基本化工原料。已知2 000 ℃时,电石生产原理如下:
①CaO(s)+C(s)⥫⥬Ca(g)+CO(g) ΔH1=a kJ·mol-1,K1;
②Ca(g)+2C(s)⥫⥬CaC2(s) ΔH2=b kJ·mol-1,K2。
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解析:反应①的平衡常数表达式为K1=c(Ca)·c(CO),A正确;
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对于确定的反应,平衡常数只与温度有关,故2 000 ℃ 时增大压强,K1、K2均不变,C错误;
根据盖斯定律,由①×2-②得2CaO(s)+CaC2(s)⥫⥬3Ca(g)+2CO(g) ΔH=(2a-b) kJ·mol-1,D正确。
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11.(2026·济宁高二月考)向两个容积均为2 L的密闭容器Ⅰ和Ⅱ中充入NO和CO气体,发生反应2NO(g)+2CO(g)⥫⥬N2(g)+2CO2(g) ΔH,各物质的起始物质的量见下表。实验测得两容器在不同温度下达到平衡时CO2的物质的量如下图所示。下列说法错误的是( )
容器 起始物质的量
NO CO
Ⅰ 1 mol 3 mol
Ⅱ 6 mol 2 mol
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A.容器内压强不变,说明该反应达到平衡状态
B.N点的平衡常数为0.04
C.若将容器Ⅰ的容积改为1 L,则T1温度下达到平衡时NO的转化率为25%
D.图中M点所示条件下,再通入2 mol CO和2 mol N2,此时Q<K
√
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解析:容器容积恒定,该反应为气体体积减小的反应,若容器内压强不变,则说明反应达到平衡状态,故A正确;
N点和M点对应的温度相同,则平衡常数也相等,M点平衡时CO2的物质的量为1 mol,浓度为0.5 mol·L-1,对容器 Ⅱ 列“三段式”:
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12.亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂,可由NO和Cl2反应得到,化学方程式为2NO(g)+Cl2(g)⥫⥬2NOCl(g) ΔH<0。
(1)在1 L恒容密闭容器中充入2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g),在不同温度下测得c(NOCl)与时间t的关系如图1所示。
新情境新考法
①0~10 min内,NO的平均反应速率v(NO)=________mol·L-1·min-1。
②T2时该反应的平衡常数K=________。
③T2时Cl2的平衡转化率为________。
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(2)若按投料比n(NO)∶n(Cl2)=2∶1把NO和Cl2加入一恒压的密闭容器中发生反应,平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图2所示。
①在p压强条件下,M点时容器内NO的体积分数为____________。
②若反应一直保持在p压强条件下进行,则M点的压强平衡常数Kp=__________(用含p的表达式表示,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×体积分数)。
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解析:根据题意可列“三段式”:
H2(g) + I2(g)⥫⥬2HI(g)
起始浓度/(mol·L-1) 0.010 0.010 0
转化浓度/(mol·L-1) 0.002 0 0.002 0 0.004 0
平衡浓度/(mol·L-1) 0.008 0 0.008 0 0.004 0
K===0.25。
2Z(g)⥫⥬X(g)+Y(g)
起始浓度/(mol·L-1) 1 0 0
转化浓度/(mol·L-1) x 0.5x 0.5x
平衡浓度/(mol·L-1) 1-x 0.5x 0.5x
平衡常数K==4,解得x=0.8,故在该温度时Z(g)的最大分解率为×100%=80%。
设反应的SO2的物质的量为2x mol,列“三段式”:
2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g)
起始量/mol 0.4 0.2 0
转化量/mol 2x x 2x
平衡量/mol 0.4-2x 0.2-x 2x
则=,解得x=0.18,所以SO2的转化率为90%,B项正确;
A(g) + B(g) ⥫⥬ C(g)+D(g)
0.04 0.16 0 0
x x x x
0.04-x 0.16-x x x
由=1.0,解得x=0.032,故A的转化率α(A)=×100%=80%。
2NO(g)+2CO(g)⥫⥬N2(g)+2CO2(g)
3 1 0 0
0.5 0.5 0.25 0.5
2.5 0.5 0.25 0.5
K===0.04,故B正确;
假设将容器Ⅰ的容积改为1 L,若T1温度下达到平衡时NO的转化率为25%,列“三段式”:
2NO(g)+2CO(g)⥫⥬N2(g)+2CO2(g)
1 3 0 0
0.25 0.25 0.125 0.25
0.75 2.75 0.125 0.25
此时K==≈0.001 8≠0.04,故C错误;
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