2.2.1化学平衡状态建立及判定-课件-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

该高中化学课件聚焦化学平衡状态的建立、特征及判定，通过合成氨的诺贝尔化学奖历史和工业生产需求导入，衔接可逆反应知识回顾，借助浓度变化表格和v-t图像构建平衡建立过程，形成从具体到抽象的学习支架。 其亮点在于融合科学史与工业实践，通过数据表格、图像分析培养科学思维中的证据推理和模型建构能力，结合不同反应类型的例题辨析深化“正逆相等，变量不变”的判断依据。帮助学生建立动态平衡的化学观念，为教师提供系统的教学资源和多样化的课堂活动设计。

2.2.1化学平衡状态建立及判定 年 级：高二 学 科：化学（人教版） 主讲人：lrp 学 校：四川省华蓥中学 1 【学习目标】 1、通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡 2、熟知化学平衡状态的特征，掌握化学平衡状态的判断方法 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 2 “从空气中制造面包的圣人” 合成氨领域有三位科学家获得诺贝尔化学奖 1918年，德国化学家弗里茨·哈伯，“由于从单质合成氨的研究”获奖。 1931年，德国化学家卡尔·博施“由于他发明和发展化学合成氨高压技术”获奖。 2007年，德国化学家格哈德·埃特尔“由于他对固体表面化学合成氨反应的研究”获奖。 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 3 合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就，在农业、工业生产中具有及其重要的意义，满足了人类的需求。其原理如下： 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 工业生产中的两个关键 ①反应速率：快出产品 ②化学平衡：多出产品 化工生产中，我们需要考虑哪些因素呢？ 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 4 【知识回顾】 1．根据化学反应进行的程度，可分为　　　　　和　　　　　　。 2、可逆反应是指：在　　　条件下，既能向 　　　　　　 进行又能向 　　　 　　　　　　进行的化学反应称之为可逆反应,书写可逆反应的化学方程式时不用“=”而用“　　” 3、可逆反应的速率：N2＋3H2　　　　　　　　　2NH3 v(正)：正反应速率（从左至右），c(N2)消耗∶c(H2) 消耗∶c(NH3)生成=1: 3：2 v(逆)：逆反应速率（从右至左）c(N2) 生成∶c(H2) 生成∶c(NH3) 消耗=1: 3：2 可逆反应 不可逆反应 相同 正反应方向 逆反应方向 高温、高压 催化剂 2SO2＋O2 2SO3 催化剂 △ 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 5 (2)可逆反应 特征 双同性 共存性 双向性 反应物 生成物 正反应方向 逆反应方向 在相同条件下，正、逆反应同时进行 反应物和生成物共同存在，反应物转化率<100% 注：在可逆反应的化学方程式中用“ ”代替“ = ”。 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 6 1、分析各选项中的各组反应，其中互为可逆反应的是(　　) A.2KHCO3→K2CO3＋H2O＋CO2↑ K2CO3＋H2O＋CO2 →2KHCO3 B．CO2＋H2O→H2CO3　 H2CO3→CO2＋H2O C．NH3＋HCl→NH4Cl　 NH4Cl→NH3↑＋HCl↑ D．2NaCl→ 2Na＋Cl2↑　 　2Na＋Cl2→2NaCl B 　 课堂检测 (2)可逆反应 特征 双同性 共存性 双向性 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 7 2.对于可逆反应 ，在混合气体中充入一定量的18O2， 足够长的时间18O原子存在于（ ）　　 A.多余的氧气中 B.生成的三氧化硫中 C.氧气和二氧化硫中 D.二氧化硫、氧气和三氧化硫中 D 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0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.2 mol/L，当反应达到平衡时，可能存在的数据是(　　) 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 B 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 8 【探索新知】　　　　　一、化学平衡状态的建立与特征1．在一定条件下，把2 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中，在一定条件下发生反应。根据要求填表： N2＋3H2　　　　2NH3 反应物浓度 v正 生成物浓度 v逆 开始时 c(N2)、c(H2)：　　 c(NH3)： 进行中 c(N2)、c(H2)： c(NH3)： 平衡时 c(N2)、c(H2)： c(NH3)： 　 最大 减小 逐渐减小 最小 0 最大 逐渐增大 增大 不再改变 不变 不再改变 不变 2.以上过程用速率—时间(v－t)图像可表示为： 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 9 3.从建立的途径(物质的投料方式)角度分析 从反应物投料 N2与H2发生反应，随着反应的进行，体系中NH3的浓度逐渐增大，而N2与H2的浓度逐渐减小。从某一时刻开始，它们的浓度均不再改变 从生成物投料 NH3发生分解反应，随着反应的进行，体系中N2与H2的浓度逐渐增大，而NH3的浓度逐渐减小。从某一时刻开始，它们的浓度均不再改变 时间(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(N2) 5 4 3 2 1.2 1 1 1 1 c(H2) 15 12 9 6 3.6 3 3 3 3 c(NH3) 0 2 4 6 7.6 8 8 8 8 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 10 【归纳总结】 1．化学平衡状态　　　 在一定条件下的可逆反应里，当正、逆两个方向的反应速率　　　时，反应体系中所有参加反应的物质的　　　或　　　　　保持恒定的状态。也就是在给定条件下，反应达到了　　　　　　　，这种状态称为化学平衡状态，简称为化学平衡。 2．化学平衡的特征　　　 化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变，即： (1)逆：研究的对象是　　　　　　反应。 (2)等：化学平衡的条件是v正和v逆　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)动：化学平衡是一种　　　平衡，此时反应并未停止。 (4)定：当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为一　　　。 (5)变：若外界条件改变，平衡可能发生　　　，并在新条件下建立新的平衡。 相等 浓度 物质的量 “最大限度” 可逆反应 相等 ，即：v正＝v逆≠0(实质) 动态 定值 改变 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 11 化学平衡状态的判断依据——正逆相等，变量不变 直接标志——v正＝v逆 ≠0(正逆相等) 同一物质：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。 不同物质：速率之比＝化学计量数之比，但必须是不同方向的速率 如aA＋bB 即： 逆向相等 速率必须一个是正反应速率，一个是逆反应速率，且经过换算后同一物质的消耗速率和生成速率相等 — 主题:　化学平衡状态的判断依据 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 12 【例1】N2 + 3H2 　 2NH3，请根据所学：判断下列描述的反应状态是否达到平衡。 3v(N2)＝v(H2) ( ) 状态1 2v正(N2) ＝ v逆(NH3) ( ) 状态2 消耗 1 mol N2的同时，生成2 mol NH3 ( ) 状态3 1 mol H-H键断裂的同时，2molN-H键断裂 ( ) 状态4 单位时间内消耗的N2量是NH3量的两倍 ( ) 状态5 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 13 化学平衡状态的判断依据——正逆相等，变量不变 间接标志——变量不变 ①各组分的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量浓度保持不变 ②各组分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变 ③各反应物的转化率、生成物的产率保持不变 ④体系的颜色和温度不变 即： 变量不变 — 化学反应达到平衡状态 （注意不是相等，也不是成一定的比值） 主题:　化学平衡状态的判断依据 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 14 化学平衡状态的判断依据——正逆相等，变量不变 间接标志——变量不变 气体的p总、V总、n总(　pV＝nRT　) 看两边气体 计量数之和 左=右：______ 定量 例如：反应2HI H2+I2 左≠右：______ 变量 例如：N2 + 3H2 2NH3 气体的n总不变时 恒温恒容 密闭容器，p总不变时 恒温恒压 密闭容器，V总不变时 A(g) + B(g) C(g) A(s) + B(g) C(g) 主题:　化学平衡状态的判断依据 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 15 气体平均相对分子质量M M＝ m总 n总 看气体化学计量系数 看物质状态 ①以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 为例： 若各物质均为气体且m+n≠p+q 若各物质均为气体，且m+n=p+q M不变时，即为平衡状态 M不变时，不一定为平衡状态 化学平衡状态的判断依据——正逆相等，变量不变 间接标志——变量不变 主题:　化学平衡状态的判断依据 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 16 ②有非气体参加的反应： 2A(g)+ B(s) 2C(g) NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g) M不变时，即为平衡状态 M不变时，不一定为平衡状态 气体平均相对分子质量M M＝ m总 n总 看气体化学计量系数 看物质状态 化学平衡状态的判断依据——正逆相等，变量不变 间接标志——变量不变 主题:　化学平衡状态的判断依据 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 17 气体密度 ρ ρ＝ m总 V 看外界条件（恒容或恒压） 看物质状态 ①以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 为例： 恒容 恒压 若m+n≠p+q 若m+n=p+q ρ不变时，不一定为平衡状态 ρ不变时，不一定为平衡状态 ρ不变时，即为平衡状态 化学平衡状态的判断依据——正逆相等，变量不变 间接标志——变量不变 主题:　化学平衡状态的判断依据 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 18 ②有非气体参加的反应：Ni(s) + 4CO(g) Ni(CO)4(g) ρ不变时，即为平衡状态 恒容 恒压 气体密度 ρ ρ＝ m总 V 看外界条件（恒容或恒压） 看物质状态 化学平衡状态的判断依据——正逆相等，变量不变 间接标志——变量不变 主题:　化学平衡状态的判断依据 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 19 体系颜色或温度 ①对于有色物质参加反应，如果体系颜色不变，反应达到平衡。 ②绝热条件下，对于吸热或放热反应，如果体系温度不变，反应达到平衡。 化学平衡状态的判断依据——正逆相等，变量不变 间接标志——变量不变 主题:　化学平衡状态的判断依据 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 20 例1.在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应： 甲：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g); 乙：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　　　　　　　现有下列状态： ①混合气体平均相对分子质量不再改变， ②恒温时，气体压强不再改变 ， ③各气体组成浓度相等 ④体系中温度保持不变 ⑤断裂氧氢键速率是断裂氢氢键速率的2倍 ⑥混合气体密度不变 ⑦单位时间内，消耗水质量与生成氢气质量比为9:1 其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是（ ) A.①②⑤ B.③④⑥ C.⑥⑦ D.④⑤ 有固体参加的增体反应 等体反应 M＝ M总 n总 P1 P2 ＝ n1 n2 ρ＝ m V D 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 21 例2.判断下列物理量不再变化是否一定达到平衡状态，达到平衡状态的打“√”，不是平衡状态的打“×”。 (1)CaCO3(s)⇌CO2(g)＋CaO(s)恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变(　) (2)3H2(g)＋N2(g)⇌2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1 (　) (3)密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下，氨基甲酸铵达到分解平衡：H2NCOONH4(s) ⇌ 2NH3(g)＋CO2(g)， ①NH3(g)的体积分数保持不变(　　) ②气体的平均相对分子质量保持不变(　　) (4)一定温度下某容积不变的密闭容器中，可逆反应C(s)＋H2O(g) ⇌ CO(g)＋H2(g)中气体的平均相对分子质量保持不变(　　) 气体m为变量，V为恒量 √ × 固体 气体 × × 气体m、n均为变量 固体 √ 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 22 例３、一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)＋2Y(g)⇌2Z(g)一定达到化学平衡状态的是(　　) ①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2 ②X、Y、Z的浓度不再发生变化 ③容器中的压强不再发生变化 ④单位时间内生成 n mol Z，同时生成2n mol Y A．①②　　B．①④ C．②③ D．③④ C 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 23 例４、可逆反应2NO2(红棕色) 　2NO(无色)＋O2(无色)在密闭容器中反应，达到化学平衡状态的是（ ） ①单位时间内生成n mol O2同时生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n mol O2同时生成2n mol NO ③v(NO2):v(NO):v(O2)= 2: 2: 1 ④混合气体的颜色不再改变 ⑤混合气体的密度不再改变 ⑥混合气体的压强不再改变 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变 A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦ C.①③④⑤ D.全部 A 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 24 A. 变量 B. 对于一个特定反应，ΔH固定不变 C. 在t1时刻， 2v正(N2O4)＝v逆(NO2) D. 变量 B （ ） 例５、 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 25 例６一定温度下，在恒容密闭容器中充入CO和H2，发生反应：2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g)　ΔH<0。下列图像符合实际且t0时达到平衡状态的是（　） D 该反应气体分子数减小，反应过程中P逐渐减小，当P不再变化，反应达平衡 A. 气体总m为定值 容器V为定值 则ρ始终不变 B. CH3OH(g)初始体积分数为0 C. 该反应为气体分子数减小， 混合气体的总m为定值， 混合气体的M应逐渐增大 D. 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 26 在恒温恒容的密闭容器中，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反应速率之比都等于化学计量数之比。 (1)一定能证明2SO2(g)＋O2(g) ⇌ 2SO3(g)达到平衡状态的是________(填序号，下同)。 (2)一定能证明I2(g)＋H2(g) ⇌ 2HI(g)达到平衡状态的是_____。 (3)一定能证明A(s)＋2B(g) ⇌ C(g)＋D(g)达到平衡状态的是______。 平衡状态的判断依据，变量不变 注意反应前后气体的物质的量变化 气体的总质量和体积比值 气体的总质量和总物质的量比值 气体是否有色及有色气体浓度 该比值为恒量 不等物质的量反应；均为无色气体 ①③④ 等物质的量反应；碘为有色气体 ⑤ 反应前后气体的物质的量不变 ②④ 例７ 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 27 【课堂练习1】 1．在200 ℃时，将1 mol H2(g)和2 mol I2(g)充入到体积为V L 的密闭容器中，发生反应：I2(g)＋H2(g)　　2HI(g)　ΔH＝－c kJ·mol－1 (1)反应刚开始时，由于c(H2)＝　　mol/L，c(I2)＝　mol/L，而c(HI)＝____，所以化学反应速率___最大，而_____最小(为零)。 (2)随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2)　　　，c(I2)　　　，而c(HI)______，从而化学反应速率v正______，而v逆_______。(以上填“增大”、“减小”或“不变”) (3)当反应进行到v正与v逆________时，此可逆反应就达到了平衡。若保持外界条件不变时，反应混合物的总物质的量为_____mol。此时放出的热量Q______c kJ(填“＝”、“>”或“<”)。 0 v正 v逆 减小 减小 增大 减小 增大 相等 3 ＜ 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 28 二、化学平衡状态的判断依据1、根据化学平衡状态定义判断 同一物质：v正=v逆； 不同物质： 一正一逆，速率之比=计量数之比浓度不再改变：各组分的浓度不再变化， 各组分的物质的量、质量、质量分数、物质的量分数不再变化 2、其他判断规律：从各物理量的变化判断以mA(g)+nB(g)　　pC(g)+qD(g) 为例 Ø 压强不变 判断依据 是否是平衡状态 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) ②m＋n=p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 平衡 不一定平衡 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 29 Ø气体平均相对分子质量（　）不变 判断依据 是否是平衡状态 ①　一定时，只有当m＋n≠p＋q时 ②　一定时，但m＋n=p＋q时 Ø 气体密度不变 判断依据 是否是平衡状态 ①恒温恒容时，密度一定 ②恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 ③恒温恒压时，若m＋n=p＋q，则密度一定时 Ø 颜色不变：反应体系内有色物质的颜色一定，可逆反应达到　　　（一定/不一定）平衡状态 平衡 不一定平衡 不一定平衡 平衡 不一定平衡 一定 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 30 【例题讲解】 例1、在恒温恒容的密闭容器中，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反应速率之比等于化学计量数之比 (1)一定能证明2SO2(g)+O2(g)　　2SO3(g)达到平衡状态的是　　　　(填序号,下同)。 (2)一定能证明I2(g)+H2(g)　　2HI(g)达到平衡状态的是　　　。 (3)一定能证明A(s)+2B(g)　　C(g)+D(g)达到平衡状态的是　　　。(注:B、C、D均为无色物质) ①③④ ⑤ ②④ 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 31 例2、一定温度下，在固定容积的密闭容器中，可逆反应：mA(s)＋nB(g) p　　　C(g)＋qD(g)，当m、n、p、q为任意正整数时，下列状态：①体系的压强不再发生变化，②体系的密度不再发生变化，③各组分的物质的量浓度不再改变，④各组分的质量分数不再改变，⑤反应速率vB∶vC∶vD＝n∶p∶q，其中，能说明反应已达到平衡的是(　　) A．③④ B．②③④ C．①②③④　 D．①②③④⑤ B 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 32 【小结】 从上面的分析可知，一个可逆反应达到平衡后，有两大特征： （1）反应达到平衡时，反应处于一种动态平衡，v正=v逆 >0 （2）反应达到平衡时，反应物或生成物的浓度等反应过程中的“变量”将“不再改变”即“变量不变”。 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 33 课堂小结 化 学 平 衡 动态标志 ν(正) =ν(逆) 同一物质:ν生成(A) =ν消耗(A) 不同物质：v正(A) : v逆(B) = 化学计量数之比 静态标志 ① 各物质的 m 、n 或 c 不变 ② 各物质的百分含量不变(物质的量分数、质量分数、转化率、产率等) ③ 颜色、温度（绝热体系）不再改变 “正逆相等，变量不变” 化学平衡状态的判断： 【课后作业】 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 34 cC＋dD，＝ 。 已知：N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＞0，现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图不能说明反应达到平衡状态的是  $