2.2.2化学平衡常数及化学平衡的有关计算 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常数及相关计算，通过知识回顾可逆反应平衡移动影响因素，结合SO₂与O₂反应计算题衔接，搭建前后知识支架，引导学生自然过渡到新知学习。 其亮点在于用H₂和I₂反应的浓度数据表格引导归纳平衡常数概念，体现科学思维的证据推理，三段式计算例题（如合成氨反应）强化科学探究能力，课堂小结系统梳理方法，助力学生掌握核心技能，为教师提供结构化教学资源。

2.2.2 化学平衡常数及 化学平衡的有关计算 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 第二节化学平衡 2.2.2化学平衡常数及化学平衡的有关计算 【学习目标】 1、通过化学平衡状态时的浓度数据分析，认识化学平衡常数的概念，并能分析推测其相关应用 2、掌握化学平衡中三段式计算的方法 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 【知识回顾】 1．在一定条件下，xA＋yB zC的可逆反应达到平衡。 (1)已知A、B、C都是气体，减压后平衡向逆反应方向移动，则x，y，z的关系是 。 (2)已知C是气体，且x＋y＝z，在加压时，如果平衡发生移动，则平衡必须向 方向移动。 (3)已知B、C是气体，现增加A物质的量(其他条件不变)，平衡不移动，则A是 态。 (4)加热后C的质量分数减小，则正反应是 。 x+y>z 左 非气 放热反应 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 2．一定温度下，在10 L密闭容器中加入5 mol SO2和3 mol O2，当反应达到平衡时，有3 mol SO2发生了反应，则：2SO2+O2 2SO3 (1)生成了____mol SO3，SO2的转化率为______。 (2)平衡时容器内气体的总物质的量为________。 (3)平衡时SO2的浓度是 ，O2的浓度是 ，SO3的浓度是 。 3 60% 6.5mol 0.2mol 0.15mol 0.3mol 2SO2 + O2 2SO3 起 5　　　　３　　　０ 转　３　　　１.５　　　３ 平　２　　　１.５　　　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 4 【探索新知】　　　　 一、化学平衡常数 1、化学平衡状态时浓度数据分析 457.6 ℃时反应体系H2(g)＋I2(g)　　2HI(g)中各物质的浓度数据 起始时各物质的浓度/(mol·L－1) 平衡时各物质的浓度/(mol·L－1) 平衡时 c(H2) c(I2) c(HI) c(H2) c(I2) c(HI) 1.970×10－2 6.994×10－3 0 5.617×10－3 5.936×10－4 1.270×10－2 48.37 1.228×10－2 9.964×10－3 0 3.841×10－3 1.524×10－3 1.687×10－2 48.62 1.201×10－2 8.403×10－3 0 4.580×10－3 9.733×10－4 1.486×10－2 49.54 0 0 1.520×10－2 1.696×10－3 1.696×10－3 1.181×10－2 48.49 0 0 1.287×10－2 1.433×10－3 1.433×10－3 1.000×10－2 48.70 0 0 3.777×10－2 4.213×10－3 4.213×10－4 2.934×10－2 48.50 　　　平均值 48.70 请归纳平衡时反应物和生成物的物质的量浓度之间的定量关系： 从表中数据可以看出：在一定温度下， 　　　　基本为定值 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、化学平衡常数的概念与表达式 (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(简称平衡常数)，用符号K表示 (2)表达式:对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)　　pC(g)＋qD(g) K= 生成物浓度幂之积 反应物浓度幂之积 特别提醒：１、表达式中的浓度，是指反应达到平衡时的浓度。 　　　　　２、固体或液体纯物质一般不列入浓度商和平衡常数。 　　　　　３、H2O：液态时，不能代入平衡常数表达式；气态时，需要代入平衡常数表达式；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，必须表示在平衡常数关系式中。 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.写出下列反应的平衡常数K的表达式。 ① C(s) + H2O(g) ⇋CO(g) + H2(g) ② FeO(s) + CO(g) ⇋Fe(s) + CO2(g) ③ 2KClO3(s) ⇋KCl(s) + 3O2(g) ④ Cr2O72-+H2O ⇋2CrO42-+2H+ 当浓度的单位为 mol·L-1，称标准平衡常数，标准平衡常数不写单位。 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 例题、同时发生反应：①NH4I(s)　 NH3(g)+HI(g) ②2HI(g) H2(g)+I2(g),已知平衡时C(HI)=4mol/L,C(H2)=0.5 mol/L, 求①NH4I(s) NH3(g)+HI(g)的K1值。 解析：因为平衡时C(H2)=0.5 mol/L，根据反应②可知，参加反应的C(HI)=1 mol/L，则平衡时c(NH3)=5 mol/L,故K1=4×5=20 ①NH4I(s)　 NH3(g) + HI(g) ②2HI(g) H2(g) + I2(g) 5 5 5 5 4 4 0.5 0.5 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 3、化学平衡常数的意义 (1)平衡常数的大小反映了化学反应进行的 (也叫反应的限度) (2)K值越大，表示反应进行得越 ，反应物的转化率越 ，当K＞105时，该反应就进行的基本完全了。K值越小，表示反应进行得越不完全，反应物的转化率越小。当K＜10－5时，该反应很难发生 4、化学平衡常数的影响因素 (1)内因：不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的 . (2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受 影响，与反应物或生成物的浓度无关，与压强无关 程度 完全 大 主要因素 温度 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 5、化学平衡常数表达式的书写 (1)在平衡常数表达式中，水(液态)的浓度、固体物质的浓度不写 C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)　 但是，气态或者有机反应中的H2O，如CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOCH2CH3+H2O的平衡常数表达式中，H2O是不能省略的，其表达式应为： 。溶液中的反应要写离子方程式的表达式,如FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl的则 是不正确的。 Fe3++3SCN－ Fe(SCN)3 Ｋ= C[Fe(SCN)3] C(Fe3+)•C(SCN－)3 Ｋ= C(CO)•C(H2) C(H2O) Ｋ= C(CO2) C(CO) 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 (2)化学平衡常数表达式与相应的化学方程式的书写有关。若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数都会相应改变 例如：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数为K1 1/2N2(g)＋3/2H2(g) NH3(g)的平衡常数为K2， NH3(g) 1/2N2(g)＋3/2H2(g)的平衡常数为K3； 写出K1和K2的关系式： 。写出K2和K3的关系式： 。写出K1和K3的关系式： 。 结论：①若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之 ；②一个反应改变方向（同一条件下，正、逆反应），其平衡常数互为 ；③若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一个反应，平衡常数也会变为　　　　　。 K1=K22 K2•K3=1 K1•K32=1 积(商) 倒数 倍数幂 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 5、化学平衡常数的应用 (1)判断反应进行的程度：①K值越大，该反应进行得越完全，反应物的转化率越大；反之，就越不完全，转化率越小 K 值 正反应进行的程度 平衡时生成物浓度 平衡时反应物浓度 反应物转化率 越大 越大 越大 越小 越高 越小 越小 越小 越大 越低 ②一般认为：K＞105 ：正反应进行得较完全； K＜10-5 ：正反应很难进行； 10-5＜K＜105 ：可逆反应。 ③平衡常数数值大小，只能大致反映一个可逆反应的正向反应进行的最大程度，并不能预示反应达到平衡所需要的时间。与反应速率无关。 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 (2)判断可逆反应的热效应 ①升高温度：K值增大→正反应为 ； K值减小→正反应为 . ②降低温度：K值增大→正反应为 ； K值减小→正反应为 . 如：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数与温度的关系如下，由下表数据分析可知：温度升高，K值减小，则正反应为 反应 T/K 373 473 573 673 773 K 3.35×109 1.00×107 2.45×105 1.88×104 2.99×103 吸热反应 放热反应 放热反应 吸热反应 放热 Ｋ= C(NH3)2 C(H2)3•C(N2) 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 (3)判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向 对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的 称为 ，常用Q表示，即Q＝ 当Q＝K时，反应处于平衡状态，v正＝v逆 当Q＜K时，反应向正反应方向进行，v正＞v逆 当Q＞K时，反应向逆反应方向进行，v正＜v逆 浓度商 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 例１、高炉炼铁中发生的基本反应如下:FeO(s)+CO(g)⇋Fe(s)+CO2(g) (条件省略)已知1100℃，K=0.263，某时刻测得高炉中c(CO2)=0.025mol·L-1，c(CO)=0.1mol·L-1 在这种情况下： (1)该反应是否处于平衡状态_____(填“是”或“否”)； (2)此时反应会向______进行？（填“正向”或“逆向”）； (3)此时化学反应速率是ν正 　　　ν逆(填“大于”、“小于”或“等于”)。 否 正向 大于 Qc = c(CO2) c(CO) 0.025mol·L-1 0.1mol·L-1 =　0.25 ＜K = 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 【课堂练习1】 1、判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度(　　) (2)催化剂既能改变速率常数，也能改变化学平衡常数(　　) (3)对于同一可逆反应，升高温度，则化学平衡常数增大(　　) (4)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大(　　) × × × × 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、当把晶体N2O4放入密闭容器中汽化，并建立了N2O4(g)　　2NO2(g)平衡后，保持温度不变，再通入若干N2O4气体，待反应达到新的平衡时，则新平衡与旧平衡相比，其　　　值(　　) A．变大　　　 B．不变 C．变小 D．无法确定 B 特别提醒：平衡常数的大小，与反应中物质的性质有关；K只受温度的影响，与其他条件无关，换句话说K只是温度的函数，与反应的起始浓度大小无关。 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 3、在某温度下，可逆反应：mA(g)＋nB(g)　　　pC(g)＋qD(g)的平衡常数为K，下列说法正确的是(　　) A．K越大，达到平衡时，反应正向进行的程度越大 B．K越小，达到平衡时，反应物的转化率越大 C．K随反应物浓度的改变而改变 D．K随温度和压强的改变而改变 Ａ 解析：K越大，表示反应达到平衡时，反应正向进行的程度越大，反应物的转化率越大，反之，反应物的转化率越小，K只与温度有关，与浓度、压强无关。 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 4、2 000 K时，反应CO(g)＋1/2O2(g)　　CO2(g)的平衡常数为K，则相同温度下反应2CO2(g)　　2CO(g)＋O2(g)的平衡常数K′为(　　)A．1/K B．K2 C．1/K2 D． 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 19 5、在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)　CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示，回答下列问题 t/℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 (1)该反应为　　　(填“吸热”或“放热”)反应 (2)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为　　　　　. (3)在1 200 ℃时，某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol/L、2 mol/L、4 mol/L、4 mol/L，则此时上述反应的平衡　　　　　　　　　(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动 吸热 700oC 向逆反应方向 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 解析：(1)根据题干中的表格可知，随着温度的升高，平衡常数逐渐增大，说明正反应为吸热反应。 (2)某温度下，各物质的平衡浓度有如下关系3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，根据该反应的平衡常数表达式K＝　　　　　　可知，K＝　＝0.6，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数为定值，所以此时对应温度为700 ℃。 (3)1 200 ℃时，Q＝　　　　　　，将各物质的浓度代入可得Q＝4，而此温度下的平衡常数为2.6，即Q＞K，所以平衡向逆反应方向移动。 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 二、与化学平衡常数的相关计算 可逆反应：mA(g)＋nB(g)p C(g)＋qD(g)，在体积为V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，达到化学平衡时，设A物质转化的物质的量为mx mol mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 起始量/mol a b 0 0 转化量/mol mx nx px qx 平衡量/mol a－mx b－nx px qx 对于反应物：n(平)＝n(始)－n(转) 对于生成物：n(平)＝n(始)＋n(转) ①平衡常数K＝ ②平衡时A的转化率： ③平衡时A的体积分数： ④平衡时和开始时的压强比 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 　　　　　mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 起始量/mol a b 0 0 转化量/mol mx nx px qx 平衡量/mol a－mx b－nx px qx ⑤生成物产率＝ ⑥在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论 　 恒温、恒容时： 恒温、恒压时： 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 (一)考查化学平衡常数(K)的计算方法——三段式法 　三段式法就是依据化学方程式列出各物质的起始量、变化量和平衡量，然后根据已知条件建立代数等式而进行解题的一种方法。该方法最核心的内容是：变化量与计量系数呈正比。 【例题1】在某温度下，将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入10L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)求该反应的平衡常数。 (2)在上述温度下，该容器中若通入H2和I2蒸气各0.20 mol，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。 (2x)2 (0.02-x)·(0.02-x) =0.25 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 【例题2】合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3，在温度T时，物质的量为2molN2、4molH2,体积为1.25L总压恒定密闭容器中发生反应，已知平衡时氮气的转化率为30%，求在该温度下的平衡常数K的计算表达式 （不计算）。 K=1.22/(1.4×2.23) 　　N2(g)＋3H2(g) 2NH3 起　２　　４　　　　０ 转　0.6　　1.8 1.2 平 1.4 2.2 1.2 V1 V2 = n1 n2 1.25L V2 6 4.8 = V2=1 L K=1.22/(1.4×2.23) 【提醒注意】：恒压容器，体积可能会改变，是考题常见的陷阱之一。 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 (二)考查利用K计算平衡浓度和反应物的转化率 【例题3】在密闭容器中，将2.0 mol CO与10 mol H2O混合加热到800℃，达到下列平衡：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K=1.0，求达到平衡时CO转化为CO2的转化率。 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 例4.H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g) ⇌COS(g)＋H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。 H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________。 【解析】　(1) H2S(g) + CO2(g) ⇌ COS(g）+ H2O(g) 起始/mol 0.40 0.10 0 0 变化/mol x x x x 平衡/mol 0.40－x 0.10－x x x 由题意得：x / [(0.40－x)＋(0.10－x)＋x＋x]＝0.02， 解得：x＝0.01 H2S的平衡转化率α1＝0.01 mol/0.40 mol×100%＝2.5%。 K＝c(COS)·c(H2O)/c(H2S)·c(CO2) ＝1/351 ≈ 2.8×10－3。 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 27 例5、加热N2O5时，发生下列两个分解反应： N2O5 N2O3＋O2 ， N2O3 N2O＋O2； 在1L密闭容器中加热4mol N2O5达到化学平衡时O2的浓度为4.50 mol/L， N2O3的浓度为1.62 mol/L，求其他各物质的平衡浓度。 解： 起 变 平 4 0 0 x x x 4-x N2O5 N2O3＋O2 x 0 x y y y x-y y x+y N2O3 N2O＋O2 解得： x = 3.06 mol y = 1.44 mol 故：c (N2O5) =(4– 3.06) mol / 1L=0.94 mol/L c(N2O)= 1.44 mol / 1L=1.44 mol/L x-y = 1.62 x+y = 4.50 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 c(CO) : c(H2O) = 1:1 时 CO + H2O ⇋ CO2 + H2 起始c 1 1 0 0 转化c 平衡c α(CO)= 50% α(H2O)= 50% 4.已知CO(g)+H2O(g) ⇋CO2(g)+H2(g) 800℃ K = 1.0 ；求恒温恒容体系中，用c(CO):c(H2O)=1:1或1:4开始，达到平衡时CO和H2O(g)的转化率。 c(CO) : c(H2O) = 1:4 时 CO + H2O ⇋ CO2 + H2 起始c 1 4 0 0 转化c 平衡c α(CO)= 80% α(H2O)= 20% K = =1 (1-x)(4-x) x2 K = =1 (1-x)(1-x ) x2 x x x 1-x 1-x x x x x x x 1-x 4-x x x x 解得：x = 0.5 解得：x = 0.8 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 29 【课堂练习2】 1、某温度下，向容积为2 L的密闭反应器中充入0.10 mol SO3，当反应器中的气体压强不再变化时，测得SO3的转化率为20%，则该温度下反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)的平衡常数为(　　) A．3.2×103 B．1.6×103 C．8.0×102 D．4.0×102 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 30 2、在一定温度下，反应 H2(g)＋ X2(g) HX(g)的平衡常数为10。若将1.0 mol的HX(g)通入体积为1.0 L的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于(　　) A．5% B．17% C．25% D．33% 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 31 3、298 K时，各反应的平衡常数如下： ①N2(g)＋O2(g) 2NO(g)　K＝1×10－30， ②2H2(g)＋O2(g) 2H2O(g)　K＝2×1081， ③2CO2(g) 2CO(g)＋O2(g)　K＝4×10－92，则常温下，NO、H2O、CO2这三种化合物分解放氧的倾向最大的是(　　) A．① B．② C．③ D．无法确定 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 32 4、可逆反应：2A(g)＋3B(g) 4C(g)＋D(g)，已知起始浓度c(A)＝4 mol·L－1，c(B)＝3 mol·L－1，C、D浓度均等于0，反应开始2 s后达到平衡状态，此时D的平衡浓度为0.5 mol·L－1，则下列说法不正确的是(　　) A．反应速率v(C)＝1 mol·L－1·s－1 B．C的平衡浓度为4 mol·L－1 C．A的转化率为25% D．B的平衡浓度为1.5 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 33 5、可逆反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)在密闭容器中建立了平衡。当温度为749 K时，K＝ ，问：(1)当CO和H2O的起始浓度为2 mol·L－1时，CO的转化率为______. (2)当CO的起始浓度仍为2 mol·L－1，H2O的起始浓度为6 mol·L－1时，CO的转化率为_______. 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 34 【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 35 课堂小结 化学平衡常数 浓度熵 化学平衡常数 c p (C) ∙ c q (D) c m (A) ∙ c n (B) Q = 任意时刻 平衡时 c m (A) ∙ c n (B) c p (C) ∙ c q (D) K = 意义:定量的衡量化学反应进行的程度 与平衡常数有关的计算 “三段式法” 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 36 $